搜索
第五章进入合成有机高分子化合物的时代2应用广泛的高分子材料[学习目标]1.学会高分子化合物的结构特点和基本性质，体会高聚物的结构与性质之间的关系。2.学会塑料、合成纤维、合成橡胶的性能和用途。3.进一步熟练掌握单体与高分子聚合物之间的互推技能，加聚、缩聚反应方程式的书写。1．以乙烯和丙烯的混合物为单体，发生加聚反应，不可能得到的是()解析：乙烯分子间加聚可生成，丙烯分子间加聚可生成乙烯分子与丙烯分子间加聚可生成或。答案：B2．聚苯乙烯的结构为，试回答下列问题：①聚苯乙烯的链节是________，单体是________。②实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52000，则该高聚物的聚合度n为_________________。答案：3．由乙炔如何制备聚氯乙烯塑料？写出每步反应的化学方程式。答案：由乙炔制备聚氯乙烯的反应为：一、合成材料的分类1．按合成材料的用途和性质可分为三大类。(1)合成高分子材料，如合成树脂、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。(2)功能高分子材料，如高分子分离膜、液晶高分子、导电高分子、医用高分子等。(3)复合材料，如玻璃钢。2．对于合成高分子化合物，按其结构特点可分为线型结构、支链型结构和网状结构。3．通常所说的“三大合成材料”是指合成塑料、合成纤维、合成橡胶。二、塑料1．塑料的主要成分是合成高分子化合物，即合成树脂。有些塑料受热后可以熔化(如聚乙烯)，这种塑料叫热塑性塑料；有些塑料受热后不能熔化(如酚醛树脂)，这种塑料叫热固性塑料。2．聚乙烯。物质高压聚乙烯低压聚乙烯合成条件高温、高压，引发剂低压，催化剂高分子链较短较长相对分子质量较小较大密度较低较高3.酚醛树脂。(1)含义：用酚类(如苯酚)与醛类(如甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。(2)制备和结构(以苯酚与甲醛反应为例)。如在酸催化下：三、合成纤维1．纤维的分类。2．六大纶。六大纶包括：涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶、氯纶。(1)维纶被称为“人造棉花”，因其分子链上含有羟基而具有较好的吸湿性；(2)合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维——涤纶，其制备原理是四、合成橡胶1．橡胶的分类。2．合成橡胶。(1)原料：以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃等为单体聚合而成。(2)性能：具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。3．(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。反应方程式为易错提醒1．线型高分子为长链结构，分子链之间不存在化学键，体型高分子为网状结构，链与链之间存在化学键。2．纤维并不是纤维素，如蚕丝主要成分为蛋白质，不是纤维素，但是蚕丝属于纤维。1．下列对有机高分子化合物的认识不正确的是()A．有机高分子化合物为聚合物或高聚物，是因为它们大部分是由小分子通过聚合反应而制得的B．纤维素属于合成高分子材料C．对于高分子的命名，既可以称作聚乙烯醇，也可以叫作聚乙烯醇纤维D．有机高分子化合物的相对分子质量很大解析：B中纤维素属于天然高分子化合物，不是合成高分子化合物，所以错误。答案：B2．新型的合成材料“丁苯吡橡胶”，结构简式为它是由三种单体___________、________________和______________经______________反应而制得的。解析：首先分析高分子链中的主链的结构简式，该合成材料是由不饱和的单体发生加聚反应而形成的，然后再将高分子链节(即重复结构单元)断开成三段：—CH2—CH===CH—CH2—、可知有三种单体。答案：CH2===CH—CH===CH2要点一塑料问题1：高分子化合物的结构和性质是什么？项目线型高分子体型(网状)高分子结构分子中的原子以共价键相连，构成一条很长的卷曲状态的“链”分子链与分子链之间还有许多共价键交联起来，形成三维空间的网状结构溶解性能缓慢溶解于适当溶剂很难溶解，但往往有一定程度的胀大性能具有热塑性，无固定熔点具有热固性，受热不熔化特性强度大、可拉丝、吹薄膜、绝缘性好强度大、绝缘性好，有可塑性常见物质聚乙烯、聚氯乙烯、天然橡胶酚醛树脂、硫化橡胶问题2：请列举几种塑料的性能与用途。名称结构简式单体性能用途聚乙烯CH2===CH2机械强度好、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、无毒、耐油性差、易老化饮料纸盒涂层、导线绝缘层、薄膜、包装桶等聚氯乙烯CH2===CHCl机械强度好、电绝缘性好、耐化学腐蚀、耐水、有毒排水管、凉鞋、雨衣、化工厂容器贮槽酚醛塑料绝缘性好、耐热、抗酸可作电工器材、汽车部件、涂料、日常用品等有机玻璃透光性好、质轻、耐水、耐酸、耐碱、抗霉、易加工、耐磨性较差可制飞机、汽车用玻璃、光学仪器、医疗器械等[例1]下列关于高分子化合物的叙述正确的是()A．高分子化合物特点之一是组成元素简单，结构复杂，相对分子质量大，是纯净物B．高分子链之间作用弱，高分子材料强度较小C．高分子化合物不溶于任何溶剂，不能导电的原因是相对分子质量太大D．带支链的高分子化合物也可能为线型高分子思路点拨：根据高分子化合物的性质解答此题。解析：通常情况下，高分子化合物结构并不复杂，它们是由简单的结构单元重复连接而成的，是混合物，高分子材料的强度一般都比较大，A、B错误；高分子化合物中线型高分子化合物可溶于有机溶剂，体型高分子化合物不溶于有机溶剂，只能是一定程度的溶胀，高分子化合物不能导电的原因是形成高分子化合物的价键均为共价键，C错误；高分子化合物是线型结构还是体型结构决定于分子链之间是否以共价键相连，带支链的高分子化合物也可能是线型高分子，D正确。答案：D解题归纳高分子化合物虽然相对分子质量很大，但结构并不复杂，它们是由简单的结构单元重复连接而成的，其性质表现为：1．溶解性。有的有机高分子化合物能缓慢溶解于适当溶剂，而有的有机高分子化合物通常难溶于水，即使在适当的有机溶剂中，也只有一定程度的膨胀。2．热塑性和热固性。热塑性：当加热某些有机高分子化合物时，它会变软、流动，受冷时又硬化，可反复加热、熔融加工。如聚乙烯。热固性：当加热某些有机高分子化合物时，它不会变软，只能被彻底裂解，因此不能通过加热、受冷反复再造。如酚醛塑料。3．电绝缘性。高分子化合物中的原子是以共价键结合的，因此，它们一般不导电，是良好的绝缘材料。4．可燃性。有机高分子化合物的组成元素主要是碳元素和氢元素，它们往往不耐高温，易燃烧。1．聚乙烯的结构为，试回答下列问题：(1)聚乙烯制成塑料可以反复加热熔融加工，是________塑料。(2)从制造条件上聚乙烯可分为_______和________。(3)________十分柔软，可用作薄膜，________较硬一些，可用做瓶、桶、板、棒材等。即时演练解析：本题主要考查了高压聚乙烯、低压聚乙烯的结构、性质、用途，属于基础性题目，认真阅读教材有关问题后，答案便知。答案：(1)热塑性(2)高压聚乙烯低压聚乙烯(3)高压聚乙烯低压聚乙烯要点二合成纤维与合成橡胶问题1：请列举常见的合成纤维的结构、性能和用途。合成纤维是以石油、天然气等为原料合成的一类高分子化合物。常见合成纤维的结构、性能与用途见下表：名称结构简式单体性能用途锦纶H2N(CH2)5COOH耐磨、强度高、耐光、耐碱、有弹性衣料、绳索、渔网等腈纶弹性高、保湿性好、耐光、耐酸而不耐碱衣料、毛毯、幕布、工业用布丙纶CH2===CH—CH3机械强度高、电绝缘性好、耐化学腐蚀、质轻、耐油性差可制造薄膜、日常用品、管道、包装材料等问题2：人造纤维与合成纤维的区别是什么？(1)人造纤维的主要原料是天然高分子化合物；而合成纤维的主要原料是石油化工或煤化工产品——气态或液态烃及其衍生物，是小分子物质。(2)人造纤维的主要生产目的是改变天然高分子化合物的性能，如火棉比纤维素更易燃烧，而醋酸纤维比纤维素更难燃烧。合成纤维的生产目的是把非纤维状的物质转变为纤维状的物质，它们主要是以石油、天然气、煤为原料制成单体，经聚合反应而合成。问题3：请列举常见的合成橡胶的结构、性能和用途。合成橡胶是以石油、天然气为原料，以二烯烃和烯烃为单体聚合而成的高分子化合物。常见的合成橡胶的结构、性能与用途见下表：名称结构简式性能用途天然橡胶高弹性，机械强度高，电绝缘性好，不耐酸、碱腐蚀汽车轮胎、医用手套、胶布、胶鞋、橡皮筏丁苯橡胶高弹性、耐老化、耐腐蚀、黏结性稍差、电绝缘性好汽车轮胎、电绝缘性材料、胶管、胶鞋氯丁橡胶高弹性，耐油，耐老化，耐氧化，耐酸、碱腐蚀化工厂的管道、垫圈特种合成橡胶(有机硅橡胶)高弹性、耐高温或低温、耐氧化、电绝缘性好航空、电器工业中的垫圈、薄膜、胶管[例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，天然橡胶是聚异戊二烯的聚合物，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__________，天然橡胶加入适量的硫化剂进行硫化后，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。思路点拨：本题应从线型分子和网状分子的结构、性质和特点三个方面入手分析。解析：(1)由天然橡胶的结构简式可知，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，通过双硫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)天然橡胶的单体为异戊二烯，结构中有双键，能使溴水褪色。答案：(1)天然橡胶为线型结构的高分子线型体型不能(2)能解题归纳(1)绝大多数橡胶的结构中有碳碳双键或还原性物质(如硫)，故橡胶有较强的还原性。因此，在实验室中，盛放强氧化剂的试剂瓶不能用橡胶塞。(2)未经硫化的橡胶容易磨损，易溶于汽油、四氯化碳等有机溶剂，分子内有双键易发生加成反应，容易老化。硫化后，高分子链之间经交联而变成网状结构，结构稳定，不溶于有机溶剂，不易氧化，不易老化。2．随着工业的高速发展，橡胶的产量和性能已不能满足工业生产的需要，近年来，人们合成了一种无机耐火橡胶，它的结构应是()即时演练解析：由于合成的是无机耐火材料，把握“无机”二字，即分子中没有碳、氢原子即可得出答案。答案：C