高中化學(xué) 化學(xué)與材料的發(fā)展（第19課時(shí)）《高分子材料》三案一課學(xué)案 新人教版選修

1、第19課時(shí) 高分子材料學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解高分子化合物的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)。2了解新型高分子材料的性能及其在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。 3了解合成高分子化合物在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】新型高分子材料的性能及其在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。課前預(yù)習(xí)【情景材料】你看過(guò)撐桿跳高比賽嗎？那真是一種力量與藝術(shù)的完美結(jié)合。只見(jiàn)運(yùn)動(dòng)員雙手緊握撐桿，先是疾速飛跑，當(dāng)跑到橫桿前時(shí)，撐桿觸地，借著助跑的一股沖力，身體騰空而起，如矯健的雄鷹，掠過(guò)橫桿，輕輕落在泡沫軟墊上。顯然，在這一過(guò)程中，撐桿到了決定性的作用。你看那撐桿先是彎曲，而且彎的弧度非常大，然后挺直，將運(yùn)彈向空中。這細(xì)長(zhǎng)、神奇的撐桿，它柔中帶剛，又

2、富有彈性，比竹竿強(qiáng)韌，較鋼棒輕巧，真可謂“剛?cè)嵯酀?jì)”?！绢A(yù)習(xí)內(nèi)容】根據(jù)教材有關(guān)內(nèi)容填寫(xiě)下列空白：一、塑料制品的結(jié)構(gòu)和性能1線型高分子：分子呈 狀，可溶于 受熱 ， ，有 性。2體型高分子：高分子鏈之間，不易溶于，受熱，有 性。二、性能優(yōu)越的合成材料1塑料的改性常用的方法有、 。2功能高分子材料(1)高分子材料發(fā)展的主要趨勢(shì)是、 、和。3復(fù)合材料(1)組成：復(fù)合材料由和構(gòu)成。(2)性能：具有、等優(yōu)良性能。三、環(huán)境中的高分子材料1高分子材料的老化(1)概念：高分子材料在使用過(guò)程中，由于 的現(xiàn)象。(2)引起老化的原因：外因：、熱、光的作用，接觸 、 、和等。內(nèi)因：高分子鏈之間發(fā)生 ；高分子鏈發(fā)生 等

3、。(3)高分子材料的保護(hù)加入、和等精細(xì)化學(xué)品改善其性能。避免接觸 和 。2.可降解高分子材料的開(kāi)發(fā)(1)可降解高分子材料定義：一類各項(xiàng)性能在 的材料。(2)降解的定義： 的過(guò)程，主要涉及、 三個(gè)過(guò)程。(3)目前環(huán)境降解材料的開(kāi)發(fā)以為主。3.廢舊高分子材料的回收利用廢舊高分子材料的回收利用有三種途徑(1) 。(2) 。(3) 。預(yù)習(xí)內(nèi)容答案一、1.長(zhǎng)鏈 有機(jī)溶劑 軟化、熔融，熱塑2.通過(guò)化學(xué)鍵產(chǎn)生交聯(lián)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 有機(jī)溶劑 不溶化 熱固二、1. 填充改性 共混改性 共聚改性 2.高性能化、功能化、復(fù)合化、精細(xì)化 智能化由含有某種特定功能官能團(tuán)的單體直接聚合通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在高分子主鏈或側(cè)鏈上引

4、入某些具有特定功能的基團(tuán)通過(guò)合理的加工成型實(shí)現(xiàn)材料的功能化3.基體 增強(qiáng)體 強(qiáng)度高 質(zhì)量輕耐腐蝕 抗沖擊 絕緣性好三、1. 環(huán)境的影響，其強(qiáng)度、彈性、硬度等性能逐漸變差 外力 空氣 水 微生物 化學(xué)試劑 交聯(lián)變硬、變脆、喪失彈性 斷裂、相對(duì)分子質(zhì)量降低而變軟，發(fā)粘 光穩(wěn)定劑 抗氧劑 阻燃劑 能與其發(fā)生反應(yīng)或催化這種反應(yīng)的化學(xué)試劑 能使它們?nèi)芙獾挠袡C(jī)溶劑2.保存期和使用期內(nèi)滿足要求，使用后在自然環(huán)境中可降解為無(wú)害物質(zhì)化學(xué)和物理因素引起聚合物分子斷裂 生物降解 光降解 化學(xué)降解 生物降解材料3.通過(guò)再生和改性利用，重新做成多種有用的材料和制品采用熱裂解或化學(xué)處理的方法使其分解，用于制備多種化工原料

5、將廢舊的聚合物作為燃料回收利用熱能堂中互動(dòng)【問(wèn)題探究1】按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)高分子化合物可分為哪兩大類？二者有何關(guān)系？何謂熱塑性和熱固性？【教師點(diǎn)撥】結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)反應(yīng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)高分子化合物的性質(zhì)可以判斷出其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，一般說(shuō)來(lái)具有熱塑性的為線型高分子，具有熱固性的為體型高分子。分析解答:(1)高分子化合物從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)上又可分為線型高分子和體型高分子。(2)高分子鏈上還有能起化學(xué)反應(yīng)的官能團(tuán)的線型高分子，通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行交聯(lián)后轉(zhuǎn)化為體型高分子。線型結(jié)構(gòu)的高分子當(dāng)受熱到一定溫度范圍時(shí)，發(fā)生軟化，熔融，可加工成各種不同的形狀，即具有熱塑性；體型結(jié)構(gòu)的高分子受熱不能熔化即具有熱固性?！炯磳W(xué)即練1】下列原料或制

6、成的產(chǎn)品中，如出現(xiàn)破損不可以進(jìn)行熱修補(bǔ)的是()A聚氯乙烯涼鞋B電木插座 C自行車內(nèi)胎 D聚乙烯塑料膜1.B【解析】聚氯乙烯涼鞋、自行車內(nèi)胎、聚乙烯塑料膜等都是用熱塑性樹(shù)脂加工而成的塑料，可以反復(fù)加工，多次使用，出現(xiàn)破損時(shí)可進(jìn)行熱修補(bǔ)，而電木插座是用熱固性樹(shù)脂電木加工而成的塑料，受熱不熔化，出現(xiàn)破損時(shí)不能進(jìn)行熱修補(bǔ)?！締?wèn)題探究2】如何理解功能高分子材料和復(fù)合材料？【教師點(diǎn)撥】從概念、性能、應(yīng)用等方面來(lái)比較功能高分子材料與復(fù)合材料，從而對(duì)這兩種材料理解深刻。分析解答：材料名功能高分子材料復(fù)合材料概念既具有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又具有某些特殊功能的高分子材料兩種或兩種以上材料組成的新型材料，分基

7、體和增強(qiáng)劑性能不同的功能高分子材料，具有不同的特征性質(zhì)一般具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異的性能應(yīng)用用于制作高分子分離膜、人體器官等用于汽車工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、航天航空、人類健康等【即學(xué)即練2】下列物質(zhì)不屬于復(fù)合材料的是()A碳化硅纖維 B生物陶瓷 C鋼化玻璃 D氮化硅陶瓷2.C【解析】復(fù)合材料具備的特征是：能夠承受高溫、高強(qiáng)度，具備電學(xué)、光學(xué)特性，具有生物功能。而傳統(tǒng)的非金屬材料主要是指以硅酸鹽為原料而制備的材料，如水泥、玻璃、傳統(tǒng)陶瓷等。選項(xiàng)C中的鋼化玻璃跟普通玻璃的成分是一樣的，只是制作工藝稍有差別，鋼化玻璃是將玻璃熔融體經(jīng)過(guò)急速冷卻而制得的?！締?wèn)題探究3】現(xiàn)在提倡對(duì)塑料制

8、品進(jìn)行分類回收；這樣做有什么好處？討論廢舊塑料制品的回收方法和適宜條件?！窘處燑c(diǎn)撥】參考教材P75 P76的內(nèi)容。分析解答：在日常生活中，塑料的應(yīng)用量越來(lái)越廣泛，廢舊塑料也逐漸增多，為了消除環(huán)境污染達(dá)到增產(chǎn)節(jié)約的目的，必須把廢舊塑料回收利用。回收塑料必須了解其種類和性能，根據(jù)其化學(xué)成分加以分類，才能使加工處理能夠順利進(jìn)行，因此，塑料制品進(jìn)行分類回收是回收利用的條件之一。舉例說(shuō)明如下：廢舊聚乙烯塑料可用來(lái)制造包裝膜、容器、塑料管或日常生活用的容器等；廢舊聚氯乙烯塑料主要有兩種，一種是低密度的，可用來(lái)制薄膜、軟管、墊片、電線和人造革等；另一種高密度的，可用來(lái)制硬板材、硬管(片、棒)等；廢舊聚丙烯塑

9、料，可用來(lái)制編織袋、容器、管道、絕緣材料等；廢舊聚苯乙烯塑料可用來(lái)制汽車、儀表的零件等，解聚后的聚苯乙烯單體可再聚合成聚苯乙烯塑料。另外，廢舊塑料還可以直接轉(zhuǎn)化成汽油、柴油等，也可用于制備乳液涂料?！炯磳W(xué)即練3】國(guó)際上通行的環(huán)保產(chǎn)品，至少應(yīng)滿足下列4個(gè)條件：原料能再生；加工無(wú)污染；對(duì)消費(fèi)者無(wú)危害；廢棄后可降解。常有不少?gòu)S家廣告中稱其保暖內(nèi)衣是“綠色”“環(huán)?！薄吧鷳B(tài)”產(chǎn)品，有的還稱為納米技術(shù)制造。其實(shí)保暖內(nèi)衣面料一般由3層組成，上下兩層為普通全棉或滌棉材料，中間層是保暖內(nèi)衣的保暖精華部分，其生產(chǎn)方法不同，材料不同，性能不同，保暖效果也不同。其中間層通常3種材料：聚乙烯薄膜，滌綸和丙綸復(fù)合絨，羊毛

10、等其他保暖材料，根本不是納米技術(shù)制造。 保暖內(nèi)衣應(yīng)該具有的散熱與儲(chǔ)熱，透氣與抗風(fēng)，導(dǎo)濕與保溫的功能也許真的要用納米技術(shù)才能解決。(1)下列說(shuō)法正確的是()A全棉是指天然棉花產(chǎn)品 B滌棉是合成纖維C保暖內(nèi)衣有三層所以保溫效果好 D保暖內(nèi)衣不能透氣否則保暖效果不好(2)環(huán)保產(chǎn)品應(yīng)滿足_、_、_、_4個(gè)條件。(3)聚乙烯薄膜、滌綸和丙綸復(fù)合絨的制造都是以石油作為基礎(chǔ)原料，寫(xiě)出以石油產(chǎn)品乙烯為原料合成聚乙烯的化學(xué)方程式：_。(4)上述保暖內(nèi)衣能否稱為環(huán)保內(nèi)衣？_ ，原因是_。3.(1)A、B(2)原料能再生加工無(wú)污染對(duì)消費(fèi)者無(wú)危害廢棄后可降解(3)nCH2=CH2CH2CH2(4)不能因?yàn)樵喜荒茉偕?/p>

11、， 廢棄后不可降解【解析】現(xiàn)在的保暖內(nèi)衣散熱效果透氣性不好，故感覺(jué)保溫好，C錯(cuò)；好的保暖內(nèi)衣應(yīng)透氣好，導(dǎo)濕性好且儲(chǔ)熱能力好，故D錯(cuò)。練案A組（課堂反饋 滿分50分）一、選擇題（每小題5分，共35分）1.現(xiàn)有兩種高聚物A、B，A能溶于苯、四氯化碳等有機(jī)溶劑，并加熱到一定溫度下熔融成粘稠狀的液體，B不溶于任何溶劑，加熱不會(huì)變軟或熔融，則下列敘述中不正確的是()A.高聚物A可能具有彈性，而高聚物B沒(méi)有彈性B.高聚物A一定是線型高分子材料C.高聚物A一定是體型高分子材料D.高聚物B一定是體型高分子材料1.C【解析】A具有熱塑性，應(yīng)是線型結(jié)構(gòu)，因而A可能有彈性和一定的溶解性；B具有熱固性，應(yīng)是體型結(jié)構(gòu)，

12、沒(méi)有彈性，一般也不溶解于溶劑。2.橡膠屬于重要的工業(yè)原料。它是一種有機(jī)高分子化合物，具有良好的彈性，但強(qiáng)度較差。為了增加某些橡膠制品的強(qiáng)度，加工時(shí)往往需進(jìn)行硫化處理。即將橡膠原料與硫磺在一定條件下反應(yīng)；橡膠制品硫化程度越高，強(qiáng)度越大，彈性越差。下列橡膠制品中，加工時(shí)硫化程度較高的是( ) A. 橡皮筋 B. 汽車外胎 C. 普通氣球 D. 醫(yī)用乳膠手套 2.B【解析】橡皮筋和普通氣球的彈性好，所以硫化程度小，汽車外胎與醫(yī)用乳膠手套相比，前者要承受更大的壓力，所以制汽車外胎的橡膠硫化程度最高。3.下列說(shuō)法中正確的是(雙選)()A.只有熱塑性高分子材料才可能是塑料B.用于包裝食品的塑料通常是聚氯乙

13、烯C.有機(jī)玻璃是一種透光性好的塑料制品D.塑料在自然環(huán)境下不易分解，可造成白色污染3.CD【解析】塑料有熱塑性的，也有熱固性的；聚氯乙烯易分解形成有毒的氯氣，不可作為食品包裝塑料用，用作食品包裝的應(yīng)是聚乙烯塑料；有機(jī)玻璃是一種透光性好、質(zhì)輕、耐水、耐酸堿、抗霉、易加工的塑料制品，它是一種高聚酯；塑料在自然環(huán)境下難于分解、腐爛，會(huì)造成白色污染，故本題答案為C、D。4.對(duì)于某些合成材料如塑料制品廢棄物的處理方法中正確的是（ ）A.將廢棄物混在垃圾中填埋在土壤中 B.將廢棄物焚燒C.將廢棄物用化學(xué)方法加工成涂料或汽油 D.將廢棄物傾倒在海洋中4.C【解析】合成材料如塑料制品在環(huán)境中很難被分解，A、B

14、、D三種處置方式對(duì)環(huán)境都有污染。5.某復(fù)合材料是由碳纖維為增強(qiáng)體、金屬鈦為基體復(fù)合而成的。估計(jì)這種材料()耐高溫 不耐熱 導(dǎo)電、導(dǎo)熱不導(dǎo)電、不導(dǎo)熱可用于飛機(jī)機(jī)翼 可用于導(dǎo)彈的殼體A. B. C. D.5.A【解析】碳纖維為增強(qiáng)體、金屬鈦為基體的復(fù)合材料應(yīng)具有增強(qiáng)體的優(yōu)點(diǎn)和基體的優(yōu)點(diǎn)。碳纖維熔點(diǎn)高、硬度大，金屬鈦熔點(diǎn)高、導(dǎo)電、導(dǎo)熱，二者的密度都較小。因此該復(fù)合材料具有：耐高溫；導(dǎo)電、導(dǎo)熱；密度小的特點(diǎn)，可用于制造飛機(jī)和導(dǎo)彈。6.航天科學(xué)家正在考慮用塑料飛船代替鋁制飛船，進(jìn)行太空探索。其依據(jù)是()A.塑料是一種高分子化合物，可以通過(guò)取代反應(yīng)大量生產(chǎn)B.塑料生產(chǎn)中加入添加劑可得到性能比鋁優(yōu)良的新型材

15、料C.塑料用途廣泛，可從自然界中直接得到D.塑料是有機(jī)物，不會(huì)和強(qiáng)酸強(qiáng)堿作用6.B【解析】飛船飛行速度很大，所以說(shuō)其材料要求質(zhì)輕，耐高溫耐摩擦，因此所用塑料代替品要加入合適的添加劑制成優(yōu)良的新型材料。7.下列高聚物經(jīng)簡(jiǎn)單處理可以從線型結(jié)構(gòu)變成體型結(jié)構(gòu)的是(雙選)()7.BC【解析】體型結(jié)構(gòu)的高分子特征是高分子鏈與高分子鏈之間相互交聯(lián)，形成立體或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。B項(xiàng)中苯酚與甲醛的反應(yīng)還可以發(fā)生在對(duì)位，相互交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；C項(xiàng)中的聚氯乙烯中的雙鍵還能繼續(xù)相互加成，相互交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。二、填空題（共15分）8.(6分)使用某些高分子材料給環(huán)境造成“白色污染”，后果嚴(yán)重。最近研究的一些可分解性塑料有良好

16、的生物適應(yīng)性和分解性，能自然腐爛分解。如：已知3HB的單體叫3羥基丁酸，則(1)4HB的單體名稱是_；3HV的單體名稱是_。(2)兩分子3HV的單體脫水時(shí)，生成的環(huán)酯的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是_ _。8.(1)4羥基丁酸3羥基戊酸【解析】已知信息3HB的單體叫3羥基丁酸，可以簡(jiǎn)單推知4HB的單體名稱是4羥基丁酸。結(jié)合縮聚物找單體的斷鍵規(guī)律，分別補(bǔ)充氫或者羥基，找到二者的單體驗(yàn)證之，數(shù)字3或4表示的是官能團(tuán)羥基的位置。它們都是含有羥基和羧基的雙官能團(tuán)化合物，兩分子3HV的單體脫水時(shí)，顯然能生成環(huán)酯。9.(9分) 碳纖維強(qiáng)化塑料是一種新型的高強(qiáng)度復(fù)合材料，其強(qiáng)度比鋼鐵材料大而密度比鋁小。據(jù)報(bào)道，每架波音767飛

17、機(jī)使用了1噸碳纖維材料，而一種新型的波音757飛機(jī)使用了9噸以上的碳纖維。制取碳纖維的一種方法是將聚丙烯腈纖維在稀有氣體中進(jìn)行高溫處理而獲得，這種碳纖維的結(jié)構(gòu)可表示如下：(1)構(gòu)成這種碳纖維的元素是_，其原子個(gè)數(shù)比為_(kāi)。(2)用乙炔和HCN為原料合成這種碳纖維的流程可表示如下：用化學(xué)方程式表示以下過(guò)程：CHCH與HCN反應(yīng)_；AB_。9.(1)C、H、N 311(2)CHCHHCNCH2=CHCNnCH2=CHCN【解析】碳纖維材料是一種重要的新型復(fù)合材料，題目已知給出制取這種碳纖維是將聚丙烯腈經(jīng)高溫處理而得，聚丙烯腈的結(jié)構(gòu)為，注意到題給碳纖維的結(jié)構(gòu)，可以將聚丙烯腈結(jié)構(gòu)寫(xiě)為：其中CN的結(jié)構(gòu)為C

18、N。 這種變換寫(xiě)法是解答本題的關(guān)鍵一步，根據(jù)生產(chǎn)流程所示，聚丙烯腈經(jīng)兩步反應(yīng)獲得碳纖維，第一步高溫處理，應(yīng)是在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將氰基CN中的三鍵打開(kāi)重新結(jié)合構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即生成C，C在催化劑作用下脫氫，在C中環(huán)狀結(jié)構(gòu)的CH2與上各脫去一個(gè)氫原子而形成雙鍵結(jié)構(gòu)，形成碳纖維。顯然，在CH2原子團(tuán)上脫去一個(gè)H原子后，還有一個(gè)氫原子，所以可知這種碳纖維由C、H、N三種元素構(gòu)成，考查其中的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元，可看出C、H、N三種原子的個(gè)數(shù)比應(yīng)為311。 B組（課后拓展）1.下列有關(guān)工程塑料PBT()的說(shuō)法中，正確的是( ) A. PBT是加聚反應(yīng)得到的高分子化合物 B. PBT分子中含有羧基、羥基和酯基

19、C. PBT的單體中有芳香烴 D. PBT的單體均能與Na、NaOH、Na2CO3反應(yīng) 1.B【解析】PBT是一種高分子酯類化合物，是通過(guò)縮聚反應(yīng)合成的，A錯(cuò)誤；PBT分子中含有羧基、羥基和酯基，B正確；PBT的單體是對(duì)苯二甲酸和丙二醇，沒(méi)有芳香烴類，C錯(cuò)誤；對(duì)苯二甲酸和丙二醇都可以和Na反應(yīng)，對(duì)苯二甲酸可以和NaOH和Na2CO3反應(yīng)，丙二醇不能和NaOH和Na2CO3反應(yīng)，D錯(cuò)誤。2.醫(yī)用化學(xué)雜志曾報(bào)道，有一種功能高分子材料為聚乙交酯纖維材料C，用這種功能高分子材料制成的手術(shù)縫合線比天然高分子材料的腸線好。它的合成過(guò)程如圖：； (B：是A合成C的中間體，它是由兩分子A脫去兩分子水形成的。)(1)寫(xiě)出A、C的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：A_，C_。(2)寫(xiě)出由A制取B的化學(xué)方程式_。(3)醫(yī)用高分子材料應(yīng)具備哪些特性： _。2.（1）（2）(3)