2020版化学人教版选修5学案：第五章 第三节 功能高分子材料 .docx

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1、第三节功能高分子材料核心素养发展目标1. 宏观辨识与微观探析： 从新型高分子材料所含官能团的角度，辨析不同类型新型高分子材料及其化学性质的差异，进而体现在用途的不同。2.科学态度与社会责任：了解新型高分子材料优异的性能，了解新型高分子材料对环境的污染，研制环保型的新型高分子材料是保护环境的关键。一、功能高分子材料1功能高分子材料功能高分子材料是指既有传统高分子材料的机械性能，也有某些特殊功能的高分子材料。2新型功能高分子材料新型功能高分子材料包括具有新型骨架结构的高分子材料，还包括在合成高分子的主链或支链上引入某种功能原子团，使其显示出在光、电、磁、声、热、化学、生物、医学等方面的特殊功能。3

2、高吸水性树脂的结构特点及合成方法(1)结构特点含有强亲水性原子团(OH)的支链；具有网状结构。(2)合成方法对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性，在它们的高分子链上再接上含强亲水性原子团的支链，以提高它们的吸水能力。例如，将淀粉与丙烯酸钠在引发剂作用下共聚，生成以淀粉为主链的接枝共聚物，同时与交联剂反应，生成具有网状结构的淀粉聚丙烯酸钠接枝共聚物高吸水性树脂。以带有强亲水性原子团的化合物，如丙烯酸CH2=CHCOOH 等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。例如，丙烯酸单体用NaOH中和得到丙烯酸钠，加入少量交联剂，再在引发剂作用下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。这两

3、种方法有一个共同特点，都要在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让线型结构变为网状结构。(1)新型有机高分子材料与传统的三大合成材料在本质上并没有区别，它们只是相对而言。从组成元素看，都是由C、H、O、N、S等元素组成；从合成反应看，都是由单体经加聚或缩聚反应形成；从结构看，也就是分两种结构：线型结构、体型结构。(2)它们的重要区别在于功能与性能上，与传统材料相比，新型有机高分子材料的性能更优异，往往具备传统材料所没有的特殊性能，可用于许多特殊领域。例1下列有关功能高分子材料用途的叙述中不正确的是()A高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改良土壤、改造沙漠B离子交换树脂主要用于分

4、离和提纯物质C医用高分子可用于制造医用器械和人造器官D聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水淡化答案D解析聚乙炔膜属于导电高分子材料，主要用于制造电子器件。【考点】高分子材料【题点】高分子材料的用途例2现有一种为婴儿特制的新型尿布“尿不湿”，这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保水的物质，根据你的推测，这种特殊物质的结构可能是()答案C解析“尿不湿”的材料应是亲水但不溶于水的物质，选项中只有中的OH属于亲水基而其自身属于高分子化合物，不溶于水。【考点】高分子材料【题点】高分子材料的特点思维启迪能根据高分子化合物的性质推测高分子化合物的结构特点或所含官能团，形成“结构决定性质” 的核心思想，促进“宏观辨识

5、与微观探析”的化学核心素养的发展。相关链接功能高分子材料的比较常见功能高分子材料主要功能主要应用高分子膜高分子分离膜选择性地允许某些物质通过废水处理海水淡化浓缩果汁、乳制品加工、酿酒等高分子传感膜把化学能转换成电能发电开发新型电池高分子热电膜把热能转换成电能发电开发新型电池医用高分子材料具有优异的生物相容性具有某些特殊功能人造器官二、复合材料1概念：是指两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，如酚醛树脂、环氧树脂等；另外一种材料作为增强材料，如玻璃纤维、碳纤维等。2性能：具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。如复合材

6、料玻璃钢产品。3应用：主要用来做建筑材料和汽车、轮船、人造卫星、宇宙飞船的外壳和构件。功能高分子材料与复合材料的区别材料名称功能高分子材料复合材料概念既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料两种或两种以上性质不同的材料经特殊加工而制成的新型材料，分为基体和增强体性能不同的功能高分子材料，具有不同的特征性质一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能应用用于制作高分子分离膜、人体器官等用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等例3随着社会的发展，复合材料成为一类新型的有前途的发展材料。目前复合材料最主要的应用领域是()A.高分子分离膜 B人类的人工器官C宇宙

7、航空工业 D新型药物答案C解析复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等特点，因此，宇宙航空工业就成了复合材料的重要应用领域。【考点】复合材料【题点】复合材料的特点和用途例4隔热瓦是一种金属陶瓷，金属陶瓷是由陶瓷和黏结金属组成的非匀质的复合材料。陶瓷主要是Al2O3、ZrO2等耐高温氧化物，黏结金属主要是Cr、Mo、W、Ti等高熔点金属。下列关于复合材料的说法不正确的是()A由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合而成的物质叫复合材料B复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料C玻璃钢是由玻璃纤维和树脂组成的复合材料，它可做船体、汽车车身等，也

8、可做印刷电路板D复合材料可以发挥每一种材料的长处，并避免其弱点答案A解析复合材料由基体和增强材料组合而成，A项叙述的是合金而不是复合材料；复合材料一般具有各成分的性质，又比各成分的性质优良：强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀，故A项不正确。【考点】复合材料【题点】复合材料的特点和用途1正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)玻璃钢是复合材料()(2)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分()(3)金属是热和电的良导体，塑料都是绝缘体()(4)由淀粉等物质制取网状结构的淀粉是为了增强其稳定性()(5)功能高分子材料具有传统高分子材料的机械性能和某些特殊功能()(6)高分子分离膜用于污水、工业废水处理和海

9、水淡化等()(7)合金是由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起形成的，属于复合材料()(8)复合材料可作为导弹、宇宙飞船的外壳，具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等性能()2下列材料中属于功能高分子材料的是()高分子膜生物高分子材料隐身材料液晶高分子材料光敏高分子材料智能高分子材料A. B C D全部答案D解析既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能的高分子材料，属于功能高分子材料，所以选D。【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料的判断3(2018雄县一中月考)航天飞船高速进入大气层后，温度会迅速升高，其表层的复合材料可保护飞船不受破坏，这体现了该复合材料具有的特点是(

10、)A耐酸性 B耐热性 C耐腐蚀 D耐碱性答案B【考点】复合材料【题点】复合材料的性能与用途4X是一种性能优异的高分子材料，其结构简式为已被广泛应用于声、热、光的传感等方面，它是由HCCH、(CN)2和CH3COOH三种单体通过适宜的反应形成的。由X的结构简式分析合成过程中发生反应的类型有()加成反应取代反应缩聚反应加聚反应酯化反应A B C D答案B解析由X的结构简式可判断出它是加聚反应的产物，其单体为和CH2=CHOOCCH3，显然，前者是HCCH和(CN)2的加成产物，后者是HCCH和CH3COOH的加成产物。【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料的制备5科学家通过乙二醇的桥梁作用把

11、阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下：试填写以下空白：(1)高分子载体的结构简式为_。(2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是_。(3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是_。答案(1)(2)酯化反应(或取代反应)(3)2nH2OnHOCH2CH2OH (其他合理答案也可)解析本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三部分：高分子载体；阿司匹林；作为桥梁作用的乙二醇。在肠胃中变为阿司匹林的反应，属于水解反应，从而找到正确的解题思路。【考点

12、】功能高分子材料【题点】功能高分子材料单体的推断及制备题组一功能高分子材料1下列各选项中，对相应高分子材料的分类、功能的说法正确的是()选项高分子材料类型功能A黏合剂功能高分子材料黏合作用B涂料功能高分子材料保护作用C离子交换树脂功能高分子材料分离和提纯D聚乙烯醇功能高分子材料制人工心脏答案C解析黏合剂属于传统的高分子材料，A错误；涂料是一种涂于物体表面后能形成坚韧保护膜的物质，属于传统高分子材料，常用于家具、汽车、船舶等表面，可以起到保护、美化的作用，B错误；离子交换树脂属于功能高分子材料，主要用于硬水软化、海水淡化以及其他方面的分离提纯，C正确；聚乙烯醇属于功能高分子材料，具有良好的吸水功

13、能，可以用于制作“尿不湿”等，用于制作人工心脏的材料主要有硅橡胶，聚氨酯橡胶等，D错误。【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料的用途2用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术，这种塑料骨钉不仅具有相当高的强度，而且可在人体内水解，使骨科病人免遭拔钉的痛苦。合成这种塑料骨钉的原料能与强碱溶液反应，也能在浓硫酸作用下形成环酯。则合成这种塑料骨钉的原料是()A CH2=CHCH2ClB CH2=CHCOOHCCH3CH(OH) COOHD H2NCH2COOH答案C解析能与强碱反应则应含有COOH，能形成环酯表明还含有OH，故该有机物分子中同时含有COOH和OH。【考点】功能高分子材

14、料【题点】功能高分子材料单体的推断3科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术，即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯()与水的混合物，使其与沙粒结合，既能阻止地下的盐分上升，又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是()聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2=CHCOOR聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同聚丙烯酸酯具有很强的吸水性A B C D答案B解析聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子化合物；由于聚丙烯酸酯属于混合物，因此没有固定的熔、沸点；聚丙烯酸酯中无碳碳双键，含有酯基，故其能发生水解反应，不能发生加成

15、反应，其分子中不含亲水基，故无吸水性。【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料的特点及单体的推断4在制备顺丁橡胶和高吸水性树脂时，都要加入交联剂。下列说法错误的是()A加入交联剂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体型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体型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体型结构，都不溶于水，故D错误。【考点】有机高分子材料【题点】有机高分子材料的性能与用途题组二复合材料5下列关于复合材料的说法正确的是()A将不同性质的材料经简单混合便制成复合材料B合金就是复合材料

16、C复合材料中的各部分作用相同D复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的答案D解析复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的，并不是简单的混合，不同于混合物和合金。复合材料的两部分作用是不同的，基体起黏结作用，增强材料起骨架作用。【考点】复合材料【题点】复合材料的特点6复合材料是指由两种或两种以上材料组合成的一种新材料。其中一种材料作为基体，另外一种材料作为增强剂，这样可发挥每一种材料的长处，并避免其弱点。下列物质中不属于复合材料的是()A聚苯乙烯树脂 B铝塑管C涤棉织品 D玻璃钢答案A解析复合材料应具有两种或两种以上成分。铝塑管、涤棉织品、玻璃钢是复合材料；聚

17、苯乙烯树脂是由苯乙烯单一成分加聚产生，故不是复合材料。【考点】复合材料【题点】复合材料的判断7“神舟七号”的返回舱外形看起来像大钟，大约3吨重。为了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧，应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面，这种材料应该具有的性质是()A良好的导电性B密度较大，以增大飞船的惯性C质轻防热，可承受上千摄氏度的高温D质地柔软，以利于飞船的变形答案C解析由题给信息可知，该材料应该是质轻且防热的耐高温材料。【考点】复合材料【题点】复合材料的性能与用途8PVDC是世界上目前唯一大工业化生产、可以承受高温蒸煮、具有高阻隔性能的塑料，可作为保鲜食品的包装材料，用它作为中间层，制造多层复合材料，更

18、是目前塑料包装行业技术进步和技术创新的前沿阵地。PVDC是聚偏二氯乙烯的英文缩写，它的结构简式是下列说法错误的是()APVDC是由单体CCl2=CH2发生加聚反应合成的BPVDC是由单体CCl3CH3发生缩聚反应合成的CPVDC也有很大的缺点，如在空气中熔融可分解，分解成为HCl、炭黑等，会污染空气DPVDC的单体可发生加成、取代、氧化、消去等反应答案B解析由题意知PVDC的单体为CCl2=CH2，分子中含有碳碳双键、氯原子，故可发生加成、取代、消去、氧化等反应。【考点】复合材料【题点】复合材料的特点及单体的推断题组三应用型高分子材料9在下列关于新型有机高分子材料的说法中，不正确的是()A高分

19、子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿造业等B复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强体C导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料D合成高分子材料制成的人工器官一般都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度答案D解析功能高分子材料应是既有传统高分子材料的机械性能，又有某些特殊功能。有的新型高分子材料具有优异的生物相容性，较少受到排斥，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。【考点】有机高分子材料【题点】有机高分子材料的性能与用途10舱外航天服可为航天员出舱活动提供适当的大气压强、足够的氧气、适宜的温湿度，航天服还要具有足够的强度，防止辐射、微流星和空间碎片

20、对航天员的伤害，保证航天员的工作能力；航天服还能提供可靠工效保障及遥测通信保障等。制作这种航天服的材料以氨纶和尼龙为主。其中尼龙1010的结构简式如下所示：HNH(CH2)10NHCO(CH2)8COOH下列有关尼龙1010的说法正确的是()A尼龙1010是通过加聚反应制成的B尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NHCO(CH2)8COOHC尼龙1010是通过缩聚反应制成的D制作舱外航天服的材料要质轻，方便航天员在外行走答案C解析尼龙1010分子结构中含有若干肽键因此它是通过缩聚反应制成的，A项错误、C项正确；合成尼龙1010的单体是H2N(CH2)10NH2和HOOC(CH2)8COOH

21、，B项错误；由于舱外航天服是在太空失重的情况下穿的，不需要考虑选轻质材料，D项错误。【考点】有机高分子材料【题点】有机高分子材料的综合11光刻胶是大规模集成电路印刷电路板技术中的关键材料，某一光刻胶的主要成分如图所示，下列有关说法正确的是()A合成此高聚物的单体的化学式为C11H10O2B1 mol该物质可消耗4 mol H2C该物质可稳定存在于碱性溶液中D该物质可经过缩聚反应制得答案A解析由光刻胶的主要成分的结构简式知，它的单体为化学式为C11H10O2，A正确；1 mol光刻胶含有n mol碳碳双键和n mol苯环，可消耗4n mol H2，B错误；该物质含有酯基，在碱性溶液中可发生水解，

22、C错误；该物质是经过加聚反应制得的，D错误。【考点】有机高分子材料【题点】有机高分子材料的综合考查12波音787客机具有省油、舒适的特点，它还是首款使用碳纤维复合材料超过50%的客机，开创了在航空领域复合材料大范围代替传统金属的新时代。下图所示的某聚酰胺树脂是波音飞机材料中的一种，具有较好的耐热性、耐水性。则下列说法正确的是()A碳纤维复合材料中，碳纤维是增强材料，该树脂是基体材料B复合材料是未来材料发展的趋势，因此应该停止对金属材料的研究C该树脂中所有原子共平面D该树脂可以由单体和通过加聚反应得到答案A解析B项，复合材料不是唯一的发展方向，不应停止对金属材料的研究；C项，该物质结构中有饱和氮

23、原子，与其相连的其他三个原子形成的是空间三角锥形，所有原子不可能共平面；D项，该树脂是缩聚产物，反应中有小分子水生成。【考点】有机高分子材料【题点】复合材料的综合考查13医药化学杂志报道，用聚乙交酯纤维材料C制作的缝合线比天然高分子材料的肠衣线的性能好。它的合成过程如下： (1)写出A的结构简式： _。(2)写出A制取B的化学方程式： _。(3)可以由A直接制备C，则由A直接制备C的化学方程式为_。其反应类型为_。答案(1) HOCH2COOH(2) 2HOCH2COOH2H2O(3)缩聚反应解析本题可采用逆推法，具体推导如下：由结构可推知单体为先由单体进行分子间脱水形成环酯，即中间有机物为再

24、由中间有机物开环成链状进一步形成高分子化合物【考点】功能高分子材料【题点】功能高分子材料的合成14碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料，其强度比钢铁材料大而密度比铝小。据报道，每架波音767飞机使用了1吨碳纤维材料，而一种新型的波音757飞机使用了9吨以上的碳纤维。制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而获得，这种碳纤维的结构可表示为：(1)组成这种碳纤维的元素是_，其原子个数比为_。(2)用乙炔和HCN为原料合成这种碳纤维的流程可表示为CHCHA高聚物BC碳纤维用化学方程式表示以下过程：CHCH与HCN反应： _；AB： _。答案(1)C、H、N311(2)CHCH

25、HCNCH2=CHCNnCH2=CHCN解析碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已经给出这种碳纤维是将聚丙烯腈经高温处理而得，聚丙烯腈的结构为注意到题目中给出的碳纤维的结构，可以将聚丙烯腈结构写为：其中CN的结构为CN。这种变换写法是解答本题的关键一步，根据生产流程所示，聚丙烯腈经两步反应获得碳纤维，第一步高温处理，应是在上述结构的基础上将氰基CN中的三键打开重新结合构成环状结构，即生成C，C在催化剂的作用下脱氢，在C中环状结构的CH2与上各脱去一个氢原子而形成结构，从而形成碳纤维，显然，在CH2上脱去一个氢原子后，还有一个氢原子，所以这种碳纤维由C、H、N三种元素组成，考查其中的一个基本

26、结构单元，可看出C、H、N三种原子的个数比应为311。【考点】复合材料【题点】复合材料的合成15我国自行研制的“神舟”十号飞船航天员航天服采用了很多新型超高性能复合材料。其中聚酰胺纤维M就是一种新型超高性能纤维，它的防热和防火性能十分出色。聚酰胺纤维M的结构简式为下面是聚酰胺纤维M的一种合成路线(部分反应未注明条件)：ABCDEM请回答下列问题：(1)写出反应类型：AB： _，GHM：_。(2)生成B的同时可能生成B的一种同分异构体，其结构简式为_。(3)写出反应的化学方程式：EF： _。答案(1)取代反应缩聚反应(2) (3)解析(1)结合对苯二甲酸的结构简式和ABCD间的转化条件，可推知A为光照条件下，Cl2与甲基上的“H”发生取代反应；GHM，因M是高分子化合物，结合M的结构简式知该反应为缩聚反应。(2)AB的转化过程中Cl2有可能与同一个甲基上的“H”发生二取代，故B的同分异构体的结构简式为(3)由M的结构简式知E为由氯代烃在NaOH溶液中发生取代反应和羧酸及酚羟基的性质可写出EF的化学方程式。【考点】复合材料【题点】复合材料的合成