化学第五章 合成高分子第二节 高分子材料第1课时学案及答案

第二节　高分子材料

第1课时　通用高分子材料

[核心素养发展目标]　1.能从微观角度了解高分子材料的分类和用途，理解高聚物的结构与性质的关系。2.了解合成高分子材料在生活、生产方面的巨大贡献，但也要了解高分子材料对环境造成的不良影响。

一、塑料

1．高分子材料的分类

2．塑料

(1)成分

主要成分是合成树脂，辅助成分是各种加工助剂。

(2)分类

①热塑性塑料：可以反复加热熔融加工，如聚乙烯、聚氯乙烯等制成的塑料。

②热固性塑料：不能加热熔融，只能一次成型，如用具有不同结构的酚醛树脂等制成的塑料。

(3)常见的塑料

①聚乙烯

②酚醛树脂

(1)塑料就是合成树脂(　　)

(2)塑料根据其加热能否熔融分为热塑性塑料和热固性塑料(　　)

(3)所有的高分子材料都有一定的弹性(　　)

(4)合成高分子化合物的结构有三大类：线型结构、支链型结构和网状结构(　　)

(5)聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂均为热塑性塑料(　　)

(6)酚醛树脂由苯酚和甲醛通过加聚反应得到，可用作电工器材(　　)

(7)高压法聚乙烯属于支链型结构，可制作薄膜(　　)

答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√

1．下列塑料只能一次性使用，不能热修补的是(　　)

A．聚氯乙烯   B．酚醛树脂

C．聚乙烯   D．聚苯乙烯

答案　B

解析　聚氯乙烯属于热塑性材料，可以热修补，A错误；酚醛树脂属于热固性材料，不能热修补，B正确；聚乙烯属于热塑性材料，可以热修补，C错误；聚苯乙烯属于热塑性材料，可以热修补，D错误。

2．写出尿素(H2NCONH2)与反应得到线型聚合物的化学方程式：______________

___________________________________________________________________________。

答案　nH2NCONH2＋―→＋(n－1)H2O

(1)在酸性条件下，苯酚与甲醛反应只能发生在邻位或对位，得到线型分子；而在碱性条件下，甲醛过量时不仅在邻位反应还可以在对位反应，得到网状结构的分子。

(2)高分子化合物结构不同其性质不同，线型高分子与网状结构高分子性质对比如下：

二、合成纤维和合成橡胶

1．合成纤维

(1)纤维的分类

纤维

(2)合成纤维的性能

合成纤维的优点是强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、保暖等，但在吸湿性、透气性等方面不如天然纤维。合成纤维中维纶具有较好的吸湿性，被称为“人造棉花”。

(3)常见的合成纤维

①聚酯纤维——涤纶

合成纤维中目前产量最大的是聚酯纤维中的涤纶。涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称。其合成反应为

＋nHOCH2CH2OH

＋(2n－1)H2O 。

涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物以及工业用纤维制品等。

②聚酰胺纤维

聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66或尼龙66)不溶于普通溶剂，耐磨，强度高，是由H2N—(CH2)6—NH2和HOOC(CH2)4COOH合成的，其合成反应如下：

nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC(CH2)4COOH＋(2n－1)H2O。

2．合成橡胶

(1)橡胶的分类

橡胶

(2)常见的橡胶

①顺丁橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下，通过加聚反应，得到以顺式结构为主的聚1,3-丁二烯。化学方程式为

nCH2==CH—CH==CH2。

②天然橡胶是异戊二烯的顺式聚合物，写出异戊二烯和天然橡胶的结构简式：

和。

(1)天然纤维和合成纤维均属于纤维素(　　)

(2)棉花、黏胶纤维、聚酯纤维均为化学纤维(　　)

(3)天然橡胶的成分为聚异戊二烯，它属于合成高分子材料(　　)

(4)顺式聚1,3-丁二烯是线型结构，具有较好的弹性(　　)

(5)用带有橡胶塞的试剂瓶盛放高锰酸钾溶液(　　)

答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×

1.尼龙66是一种重要的合成纤维，它是由己二酸和己二胺[H2N(CH2)6NH2]以相等的物质的量在一定条件下聚合而成的，下列叙述中不正确的是(　　)

A.尼龙66的结构简式是

B.合成尼龙66的反应属于缩聚反应

C.合成尼龙66的基础反应为酯化反应

D.尼龙66的长链结构中含有肽键(—CONH—)

答案　C

解析　己二酸和己二胺分子中含有的官能团是—COOH和—NH2，二者生成尼龙66的反应为成肽反应，而不是酯化反应。

2.橡胶树是热带植物，在我国海南已大面积种植。从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构简式为。

试回答下列问题：

(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是_____________________________________________，天然橡胶加入适当的硫进行硫化后，其结构由________变成________，因而硫化橡胶________(填“能”或“不能”)溶于汽油。

(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。

(3)天然橡胶是顺式聚异戊二烯，杜仲胶是反式聚异戊二烯，试画出杜仲胶的结构简式：________________________________________________________________________。

答案　(1)天然橡胶是线型结构　线型结构　网状结构　不能　(2)能　(3)

解析　(1)从天然橡胶成分的结构简式可知，天然橡胶为线型结构的高分子。能溶于汽油等有机溶剂。天然橡胶硫化后，引入的硫原子可通过形成共价键，使高分子链发生交联，形成网状结构，故硫化橡胶不能溶于汽油。

(2)天然橡胶的单体中含有两个碳碳双键，能发生加成反应，使溴水褪色。

(1)纤维与纤维素是完全不同的两个概念，纤维是指外观上是纤维状的物质，即细丝状物质，而纤维素是一种多糖。

(2)化学纤维指的是用天然或人工合成的高分子物质经化学、机械加工而制得的纤维，包括再生纤维和合成纤维。

(3)合成纤维与再生纤维的区别：合成纤维是用石油、天然气、煤和农副产品作原料加工制得单体，经聚合反应制成的；而再生纤维是用木材等为原料，经化学加工处理制成的。

(4)天然橡胶硫化的目的是将线型结构转化为网状结构，增强橡胶的性能，防止老化。

1．下列塑料的合成，所发生的化学反应类型与另外三种不同的是(　　)

A．聚乙烯塑料   B．聚氯乙烯塑料

C．酚醛树脂   D．聚苯乙烯塑料

答案　C

解析　乙烯合成聚乙烯、氯乙烯合成聚氯乙烯、苯乙烯合成聚苯乙烯均属于加聚反应，苯酚和甲醛合成酚醛树脂属于缩聚反应。

2．下列生活中主要由合成纤维制造的是(　　)

A．尼龙绳   B．宣纸

C．羊绒衫   D．棉衬衣

答案　A

解析　制造尼龙绳的尼龙属于合成纤维；制造宣纸、羊绒衫、棉衬衣的原料为天然纤维。

3．下列物质中一定属于合成高分子化合物的是(　　)

A．塑料  B．纤维  C．橡胶  D．蛋白质

答案　A

解析　只有塑料才是由人工合成的高分子化合物，其他均存在天然和人工合成两种高分子化合物。

4．下列说法中正确的是(　　)

A．天然纤维就是纤维素

B．合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品

C．化学纤维的原料不可以是天然纤维

D．生产合成纤维的过程中发生的是物理变化

答案　B

解析　天然纤维不仅包括纤维素，还包括羊毛、蚕丝等；生产合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤和农副产品；在生产合成纤维过程中必包含加聚反应或缩聚反应，应属于化学变化；化学纤维的原料可以是天然纤维，如黏胶纤维就是用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的。

5．橡胶是重要的工业原料，生胶的弹性好但强度较差，将其硫化后，强度增大但弹性减弱，且硫化程度越高，强度越大，弹性越差。在以下橡胶制品中，你认为硫化程度最高的是(　　)

A．气球   B．医用乳胶手套

C．汽车外胎   D．橡皮筋

答案　C

解析　气球需要较高的弹性，硫化程度不宜过高，故A错误；医用乳胶手套需要较高的弹性，硫化程度不宜过高，故B错误；汽车外胎应具有弹性差、强度很大的特征，硫化程度较高时符合要求，故C正确；橡皮筋需要较好的弹性，硫化程度不宜过高，故D错误。

6．现有下列高聚物：A.CH2CH2，B.天然橡胶树脂，C.硫化橡胶，D.用于制备电木的酚醛树脂，E.有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)，其中属于线型结构的是______，属于网状结构的是____________，可溶于有机溶剂的是________，加热能熔融的是________，用于制备轮胎的是________，用于制备车窗玻璃的是________，用于制备插座、电器把手的是________。

答案　ABE　CD　ABE　ABE　C　E　D

解析　根据高聚物的结构特点，上述酚醛树脂和硫化橡胶为网状结构，属于体型高分子，其他为链状结构，属于线型高分子。线型高分子能溶于有机溶剂，加热能熔融。

题组一　有机高分子化合物的结构和性质

1．下列说法不正确的是(　　)

A．聚乙烯制成的塑料可以反复加热熔融，是热塑性材料

B．用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构，不溶于任何溶剂

C．在制备高吸水性树脂时要加入交联剂，以得到具有网状结构的树脂

D．通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成洗涤剂

答案　D

解析　通常所说的三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。

2．(2019·北京四中高二期中)下列材料中不属于有机高分子化合物的是(　　)

答案　B

解析　酚醛树脂是苯酚和甲醛缩聚得到的有机高分子化合物，所以选项A是有机高分子化合物。二氧化硅是无机化合物，所以选项B不是有机高分子化合物。聚酯纤维是二元酸和二元醇缩聚得到的有机高分子化合物，所以选项C是有机高分子化合物。聚丙烯酸钠是丙烯酸用氢氧化钠中和，在引发剂存在下聚合，得到的有机高分子化合物，所以选项D是有机高分子化合物。

题组二　塑料

3．下列说法正确的是(　　)

A．控制塑料购物袋的使用主要是为了节约成本

B．使用可降解塑料袋有利于减少“白色污染”

C．聚氯乙烯塑料袋可用来长时间存放食品

D．塑料购物袋具有热固性，不能回收利用

答案　B

4．下列关于塑料的说法中，正确的是(　　)

A．聚乙烯塑料的单体是乙烯，所以聚乙烯塑料是纯净物

B．塑料不都是经过人工合成制成的

C．酚醛树脂塑料可以用作绝缘和隔热材料

D．只有热塑性高分子材料才可能是塑料

答案　C

解析　高分子材料是由含有单体数目不等的高聚物分子组成的，因此不是纯净物，而是混合物，A错误；塑料属于合成材料，都是经过人工合成制成的，B错误；具有网状结构的酚醛树脂不导电、不导热、受热也不能软化或熔融，因此酚醛树脂可以用作绝缘和隔热材料，C正确；塑料具有热塑性与热固性之分，D错误。

5．下列原料或制成的产品中，如果出现破损不可以进行热修补的是(　　)

A．聚氯乙烯凉鞋   B．电木插座

C．自行车内胎   D．聚乙烯塑料膜

答案　B

解析　聚氯乙烯凉鞋、自行车内胎、聚乙烯塑料膜等都是用热塑性树脂加工而成的塑料制成的，可以反复加工，多次使用，出现破损时可进行热修补，而电木插座是用酚醛树脂制成的，具有热固性，受热不熔化，出现破损时不能进行热修补。

6．生物降解塑料能在微生物的作用下降解成二氧化碳和水，从而消除废弃塑料对环境的污染。PHB塑料就属于这种塑料，其结构简式为。下列有关PHB的说法正确的是(　　)

A．PHB是一种聚酯，有固定的熔点

B．PHB的降解过程不需要氧气参加反应

C．合成PHB的单体是CH3CH2CH(OH)COOH

D．通过加聚反应可以制得PHB

答案　C

解析　是高分子化合物，属于混合物，没有固定的熔点；PHB是聚酯类高分子化合物，通过缩聚反应制得；其降解过程是先水解生成2-羟基丁酸，然后被氧化为CO2和H2O。

题组三　橡胶

7．橡胶是一类具有弹性的物质，一般分为天然橡胶和合成橡胶两类。丁苯橡胶是合成橡胶的一种，其结构简式为，下列说法正确的是(　　)

A．它的单体是CH2==CH—CH2—CH2—CH==

B．丁苯橡胶是CH2==CH—CH==CH2和通过缩聚反应制得的

C．装液溴、溴水的试剂瓶均可用丁苯橡胶作瓶塞

D．丁苯橡胶会老化

答案　D

解析　丁苯橡胶是通过1,3-丁二烯(CH2==CH—CH==CH2)和苯乙烯()发生加聚反应得到的；由于链节中含有碳碳双键，故能与溴发生加成反应，因此装液溴、溴水的试剂瓶均不能用丁苯橡胶作瓶塞；丁苯橡胶受氧气、臭氧、日光特别是高能辐射的作用，容易老化。

8．关于天然橡胶的下列叙述中，不正确的是(　　)

A．天然橡胶是天然高分子化合物

B．天然橡胶受空气、日光作用，会被还原而老化

C．天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂

D．天然橡胶含有双键，能发生加成反应

答案　B

解析　天然橡胶中含有易受空气、日光作用，会被氧化而老化。

9．在制备顺丁橡胶和高吸水性树脂时，都要加入交联剂。下列有关说法错误的是(　　)

A．加入交联剂都可使线型结构变为网状结构

B．橡胶工业中将线型结构连接为网状结构是为了增强橡胶的强度

C．制备高吸水性树脂时将线型结构连接为网状结构是为了使它既吸水又不溶于水

D．顺丁橡胶和高吸水性树脂都可溶于水

答案　D

解析　顺丁橡胶和高吸水性树脂都是网状结构，都不溶于水，故D错误。

10．下列说法不正确的是(　　)

A．天然橡胶能使溴水褪色

B．硫化橡胶遇汽油能发生溶胀现象

C．聚硫橡胶具有良好的耐严寒、耐高温性能

D．合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成的高分子

答案　C

解析　硅橡胶具有良好的耐寒性和耐高温性能，而聚硫橡胶具有耐油性。

题组四　纤维

11．下列说法正确的是(　　)

A．利用石油作原料制得的纤维是再生纤维

B．天然纤维是不能再被加工处理的

C．合成纤维、人造纤维和天然纤维统称化学纤维

D．煤和农副产品也可经过处理制得合成纤维

答案　D

解析　棉花、羊毛、木材和草类的纤维都是天然纤维；天然纤维经过人工处理得到再生纤维；以石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体，经聚合反应制成的是合成纤维，合成纤维和再生纤维统称化学纤维。故只有D正确。

12．某种毛绒玩具的外材料为纯羊毛线，内充物为无毒的聚酯纤维{}。下列说法正确的是(　　)

A．羊毛与聚酯纤维的化学成分相同

B．聚酯纤维和羊毛在一定条件下均能水解

C．该聚酯纤维单体为对苯二甲酸和乙醇

D．由单体合成聚酯纤维的反应属于加聚反应

答案　B

解析　聚酯纤维水解生成对苯二甲酸和乙二醇，羊毛属于蛋白质，也能水解，B正确。

13．下列说法正确的是(　　)

A．合成纤维和再生纤维统称为化学纤维

B．酚醛树脂和聚氯乙烯塑料都是热固性塑料

C.锦纶丝接近火焰时先卷缩，燃烧时有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末

D．制作航天服的聚酯纤维属于天然高分子材料

答案　A

解析　合成纤维和再生纤维统称为化学纤维，A正确；聚氯乙烯塑料为热塑性塑料，B错误；锦纶(即尼龙)属于合成纤维，燃烧时没有烧焦羽毛的气味，C错误；聚酯纤维属于合成高分子材料，D错误。

14．目前合成纤维中产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶，下面是合成涤纶的流程图。

回答下列问题：

(1)写出中间产物的结构简式：A：__________________，B：____________________，C：____________________。

(2)写出下列反应所需的试剂：②__________________，⑤________________。

(3)合成过程的七步反应中，属于氧化反应的有________________(填序号，下同)，属于加成反应的有________________。

(4)写出反应⑦的化学方程式：____________________________________________________。

答案　(1)　 　HOCH2CH2OH

(2)NaOH水溶液　溴水(或溴的四氯化碳溶液)

(3)③④　⑤　(4)＋nHOCH2CH2OH

＋(2n－1)H2O

解析　①是取代反应；②是水解反应；③是催化氧化反应；④也是催化氧化反应，得到对苯二甲酸；⑤是加成反应；⑥是水解反应，得二元醇(乙二醇)；⑦是缩聚反应。

15．已知卤代烃中卤素原子很容易发生取代反应，如：①R—X＋NaCNR—CN＋NaX；②R—X＋2Na＋X—R′R—R′＋2NaX。根据图中各物质的转化关系回答问题：

(1)A的分子式为________，E的结构简式为________。

(2)写出B→D的化学方程式：___________________________________________________。

(3)写出C2H3Cl→C的化学方程式：_______________________________________________。

(4)写出A→G的化学方程式：______________________________________________________。

答案　(1)C2H2　

(2)nCH2==CH—CN

(3)2CH2==CHCl＋2NaCH2==CH—CH==CH2＋2NaCl

(4)nCH≡CHCH==CH

解析　首先对题中所给条件进行分析，本题突破口是C2H3Cl能发生加聚反应，则其结构中一定含有碳碳双键，结构简式为CH2==CHCl，则A为乙炔。G为乙炔的加聚产物：nCH≡CHCH==CH；C2H3Cl发生加聚反应：nCH2==CHCl。利用所给信息及C2H3Cl先转化为B，后转化为D，且D是一种合成纤维，得B为CH2==CHCN，即CH2==CHCl＋NaCNCH2==CH—CN＋NaCl，然后发生反应为nCH2==CH—CN；C2H3Cl先转化为C，又转化为F，且F为一种合成橡胶，则有2CH2==CHCl＋2NaCH2==CH—CH==CH2＋2NaCl，nCH2==CH—CH==CH2

CH2—CH==CH—CH2。