应用广泛的高分子材料

第二节 应用广泛的高分子材料

一、高分子化合物的分类

1．按来源分

?

???? 天然高分子，如：淀粉、纤维素、蛋白质等合成高分子，如：聚乙稀、有机玻璃等 2．按结构分????? 线型高分子体型高分子

3．按性质分?????

热塑性高分子热固性高分子 4．按用途分????? 塑料合成纤维合成橡胶涂料黏合剂……

二、有机高分子化合物结构与性质的关系有哪些？常见的有机高分子化学反应的特点有哪些？

1．高分子化学反应的特点

(1)与结构的关系

结构决定性质，高分子的化学反应主要取决于结构特点、官能团与基团之间的影响。如碳碳双键易氧化和加成，酯基易水解、醇解，羧基易发生酯化、取代等反应。

(2)常见的有机高分子化学反应

①降解

在一定条件下，高分子材料解聚为小分子。如有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)热解为甲基丙烯酸甲酯；聚苯乙烯用氧化钡处理，能分解为苯乙烯；生物降解塑料；化学降解塑料；光降解塑料等。

②橡胶硫化

天然橡胶()，经硫化，破坏了碳碳双键，形成单硫键(—S—)或双硫键(—S—S—)，线型变为体型结构。

③催化裂化

塑料催化裂化得柴油、煤油、汽油及可燃气体等。

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互连结，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、硫化橡胶特别提醒高分子化学反应，同其他反应一样，运用物质的结构决定性质的规律，首先分析其具有的官能团，并考虑官能团与基团的影响，分析比较结构变化及位置等，并加以应用。

类型1 白色污染与环境保护

例

1科技文献中经常出现下列词汇，其中与相

关物质的颜色并无联系

．．．的是()

A．赤色海潮B．绿色食品C．白色污染D．棕色烟气

答案 B

解析赤色海潮是海潮中存在着大量的藻类物质，形成暗红色的色带；绿色食品是指在生产食品所用的原料生产过程中不使用农药、化肥及在环境污染程度小的地域生产的食品；白色污染是指废弃塑料制品的污染，常见的有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，产品通常呈白色或无色；棕色烟气是指炼钢厂的废气，其中含有Fe2O3和CO，因Fe2O3是红色而呈现棕色。

高分子材料形成的环境污染越来越受到社会的关注，由于这些物品难以分解，在土壤里经久不烂，若焚烧会严重污染环境，因此要加强研究易分解的新型塑料，目前治理“白色污染”主要应从减少使用和加强回收开始。

类型2 有机高分子的结构与性质

例

2橡胶树是热带植物，在我国海南已有大面积种植。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，________(填“能”或“不能”)使溴水褪色。

答案(1)天然橡胶是线型结构线型结构网状结构不能(2)能

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，能溶解于适当的溶剂。天然橡胶硫化后，引入的硫原子间可形成共价键，从而使高分子链发生交联，形成网状结构，故硫化橡胶不能溶解于汽油。

(2)天然橡胶的单体中含有两个碳碳双键能加成Br2，使溴水褪色。

类型3 有机高分子材料的合成

例

3 卤代烃是有机物合成的魔术师，卤代烃中卤素原子很易与活泼金属阳离子结合，发生取代反应，如

R —X ＋NaCN ――→乙醇

R —CN ＋NaX ；

R —X ＋2Na ＋X —R ′――→乙醇溶液R —R ′＋2NaX 。

G 是能导电的聚合物。根据下列各物质的转化关系回答：

(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＋2Na―→CH2===CH—CH===CH2＋2NaCl

(4)

解析本题要从题给信息入手，通过有机反应的特点，反应物和生成物在分子组成上的差异来推测未知物的结构。分析本题，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，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：

，能导电；C2H3Cl发生加聚反应：；利用所给信息C2H3Cl生成B，转化为D，D是一种合成纤维，B为

乙醇

CH2===CHCN，即CH2===CHCl＋NaCN――→

CH2===CH—CN＋NaCl，nCH2===CH—CN―→；C2H3Cl生成C，又转化

为F，F为一种合成橡胶：

2CH2===CHCl＋2Na―→CH2===CH—CH===CH2＋2NaCl，

nCH2===CH—CH===CH2―→。

为什么用碱催化生成的酚醛树脂能形成网状结构？你能画出酚醛树脂的部分网状结构吗？

点拨在碱性条件下，甲醛过量时，苯酚与甲醛的反应不仅可以发生在邻位，而且还可以发生在对位，得到网状结构的酚醛树脂(米黄色)。

尿素是蛋白质的代谢产物，随人尿排出体外。尿素氮原子上的氢原子可

以像苯环上的氢原子那样与甲醛发生加成反应，并可缩聚成线型和网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可做木材等的黏合剂、制作食品器具(俗称电玉)。你能写出脲甲醛树脂的线型和网状结构式吗？

点拨脲醛树脂的线型结构：

脲醛树脂的网状结构：

1．8×102～×103；×102～×103；×102～×102；×103～×103；×103～×103；×103～×103。根据这些数据可看出橡胶的聚合度相对较大，其次为合成纤维，塑料的最小。

点拨加聚产物的聚合度n求算，是用聚合物相对分子除以单体或链节的相对质量。

2．C；因为聚乙烯醇纤维含有亲水性羟基基团。

3．a d

点拨凡链节中只有碳原子并存在的高聚物，其规律是“见双键，四个碳；无双键，两个碳”划线断开，然后将半键闭合，即将单双键互换。

4．B点拨这是一道典型的联系生活的考题。根据日常生活经验，可以判断出皮鞋胶底的强度最大，弹性最差。

5．

点拨信息给予题是高考有机化学常见题型，解此类题一定要先学习信息，然后再解题。

1．焚烧下列物质，严重污染大气的是()

A．聚氯乙烯B．聚乙烯C．聚丙烯D．有机玻璃

答案 A

解析物质的燃烧产物，取决于构成该物质的元素成分，只有正确分析出构成物质的元素，才能正确作答。聚乙烯、聚丙烯只含有碳、氢两种元素，有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)含有碳、氢、氧三种元素，它们完全燃烧时只产生CO2和H2O，而聚氯乙烯却含有氯、碳、氢三种元素，完全燃烧时除产生CO2和H2O外，还有含氯的有毒物质。

2．在下列塑料制品中，可选择作为食品包装的是()

A．聚氯乙烯B．聚乙烯、聚丙烯C．聚苯乙烯D．聚四氟乙烯

答案 B

3．下列几种橡胶中，最不稳定、长期见光与空气作用就会逐渐被氧化而变硬变脆的是()

A．天然橡胶()

B．硅橡胶()

C．聚硫橡胶()

D．硫化橡胶(天然橡胶中加硫磺，使断裂，使其由线型结构变成体型结构)

答案 A

4．下列有机物中属于天然高分子材料的是()

A．棉花B．塑料C．尼龙D．羊毛

答案AD

5．酚醛树脂可用苯酚和甲醛反应制得。实验室制备酚醛树脂时，在酸性条件下，苯酚过量制得的酚醛树脂若不易取出时，则可趁热时加入一些乙醇来取出树脂；在碱性条件下，苯酚过量时，若酚醛树脂不易取出，用加热或加溶剂的方法都很难将树脂取出。在上述两种情况下，下列有关叙述正确的是()

A．酸性条件制得的是线型酚醛树脂，碱性条件制得的是网状结构酚醛树脂

B．酸性条件制得的是体型酚醛树脂，碱性条件制得的是线型酚醛树脂

C．两种条件下制得的都是线型酚醛树脂

D．两种条件下制得的都是网状结构酚醛树脂

答案 A

解析线型结构的有机高分子能溶解在适当溶剂里，在酸性条件下，制得的酚醛树脂能溶在酒精里，说明是线型的；体型结构的有机高分子不易溶解，只是有一定程度的胀大，故碱性条件下，得到的是体型的。

6．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

7．背景材料：①2004年夏季，特氟隆不粘锅事件引起公众关注

②2004年冬季，诺贝尔化学奖授予研究蛋白质的科学家

③2005年初春，广东大部分地区进行了人工降雨

④2005年春末，某高速公路发生液氯运输车翻倒泄漏事故。下列相应说法正确的是()

A．特氟隆(聚四氟乙烯)的单体是氟利昂

B．蛋白质是由氨基酸形成的不可降解的高分子化合物，其水溶液有丁达尔现象

C．AgI和干冰都可用于人工降雨

D．附近人员应迅速远离液氯泄漏地点，并逆风往安全区域疏散

答案CD

解析本题通过“不粘锅事件”等社会热点问题综合考查了单体与高聚物的关系，蛋白质的性质，AgI、干冰降雨，液氯泄漏后的逃生方法等知识，意在考查考生对社会热点问题的关心及重视程度，注重考查考生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。氟利昂是饱和氟化烃，不可能是特氟隆的单体，A错；蛋白质能水解，可降解，B错；AgI和干冰可用于人工降雨；液氯有毒。故选CD。

8．(1)有机玻璃是线型高分子，具有________(填“热塑”或“热固”)性，按系统命名法，其名称是聚甲基丙烯酸甲酯，它的结构简式为__________，链节是__________，它是__________(填“缩聚”或“加聚”)产物。

(2)下面分别是三种高分子材料：①聚乙烯，②有机玻璃，③硫化橡胶。它们的微观结构示意图为：

则A是__________，B是__________，C是______________________________。

答案(1)热塑加聚

(2)有机玻璃聚乙烯硫化橡胶

9．聚丙烯腈纤维是合成纤维中的主要品种之一，其产量仅次于聚酰胺纤维和聚酯纤维。它的商品名叫腈纶，由于它的性质极像羊毛，故又称它为“人造羊毛”。聚丙烯腈的单体是丙烯腈(CH2===CHCN)，其合成方法很多，如以乙炔为原料，其合成过程的化学方程式如下：

阅读以上材料，回答问题：

(1)制备丙烯腈的反应类型是__________。

(2)聚丙烯腈中氮的质量分数为__________。

(3)如何检验某品牌的羊毛衫是羊毛还是“人造羊毛”？

(4)根据以上材料分析，聚丙烯腈是线型结构还是体型结构？

答案(1)加成反应(2)%

(3)取样灼烧，闻其气味，若有特殊的烧焦羽毛的气味，则为羊毛，否则可能为“人造羊毛”。

(4)线型结构

10．有机玻璃是一种重要的塑料，有机玻璃的单体A(C5H8O2)不溶于水，并可以发生以下变化：

请回答：

(1)B分子中含有的官能团是____________、_________________________________。

(2)由B转化为C的反应属于________(选填序号)。

①氧化反应②还原反应③加成反应④取代反应

(3)C的一氯代物D有两种，C的结构简式是

________________________________________________________________________。

(4)由A生成B的化学方程式是___________________________________________。

(5)有机玻璃的结构简式是____________。

答案(1)碳碳双键羧基(或)

(2)②③

解析该题的突破口为①A能发生加聚反应，说明含有碳碳双键即官能团，A又能在稀硫酸作用下发生水解，生成CH3OH，说明是酯类物质；②B能与NaOH溶液反应说明含有—COOH，能在Ni催化条件下与H2加成，说明含有碳碳双键；③C的一氯代物D有两种，用来确定B、C、D及A的结构。根据定组成规则和反应原理可知各物质分子式关系为：C5H8O2(A)＋H2O―→CH3OH(甲醇)＋C4H6O2(B)，

C4H6O2(B)＋NaOH―→C4H5O2Na(E)＋H2O，

C4H6O2(B)＋H2―→C4H8O2(C)，

C4H8O2(C)＋Cl2―→C4H7O2Cl(D)＋HCl。

由“C的一氯代物D有两种”知C的结构简式为：

CH3—CH(CH3)—COOH，D的两种结构简式分别为：

Cl—CH2—CH(CH3)—COOH、CH3—CCl(CH3)—COOH；

逆推得B的结构简式为CH2C(CH3)COOH，A的结构简式为CH2C(CH3)COOCH3。

第二节应用广泛的高分子材料

1．下列各种高聚物中，具有热固性的是()

A．有机玻璃B．聚氯乙烯C．聚丙烯D．酚醛塑料答案 D

解析线型高分子具有热塑性，体型高分子具有热固性。酚醛塑料属于体型结构，具有热固性，故选D。

2．航天科学家正在考虑用塑料飞船代替铝制飞船进行太空探索，其依据是()

A．塑料是一种高分子化合物，可以通过取代反应大量生产

B．塑料生产中加入添加剂可得到性能比铝优良的新型材料

C．塑料用途广泛，可从自然界中直接得到

D．塑料是有机物，不会和强酸强碱作用

答案 B

解析飞船速度很大，所以其材料要求质轻、耐高温、耐磨擦，因此所用塑料代替品要加入合适的添加剂制成优良的新型材料。

3．橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理(即将橡胶原料与硫磺在一定条件下反应)；橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是()

A．橡皮筋B．汽车外胎C．普通气球D．医用乳胶手套

答案 B

解析本题考查结构与性质的关系。根据题目信息可知，硫化程度较高的橡胶强度大，

弹性差，选项中汽车外胎强度最大，弹性最差，故选B。

1．下列说法不正确的是()

A．从实验中测得的某种高分子的相对分子质量只能是平均值

B．聚乙烯是高分子化合物，加热至某一温度，即可全部熔化

C．线型结构的高分子也可以带支链

D．同质量的乙烯和聚乙烯燃烧后生成的CO2的质量相等

答案 B

2．目前用于制造环保餐具的一种生物塑料是PHB，它的最大特点是废弃物易于处理，

其结构式为，下列关于PHB的叙述中不正确的是() A．它能发生水解反应

B．它在微生物作用下可降解成CO2和水

C．它可能是由一种含羟基的羧酸经缩聚反应而得

D．制备它的单体为HCOOH和CH3CH2CH2OH

答案 D

3．以农副产品为原料可制得高分子材料，它能在一定条件下迅速降解，有希望用于制造一次性饭盒，有关该高分子的判断正确的是()

A．相对分子质量一定是偶数

B．相对分子质量一定是奇数

C．由单体通过加聚反应制得

D．其单体为

答案 D

解析根据高分子的结构可推出是缩聚反应的产物，其单体为，高分子化合物n不确定，是混合物，所以相对分子质量无法确定是奇数还是偶数。

4．向下列高分子材料中加硫，能形成交联的是()

答案 C

5．下列说法正确的是()

A．利用石油作原料制得的纤维是人造纤维

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为化学纤维

D．煤和农副产品也可经过处理制得合成纤维

答案 D

解析纤维可分为天然纤维和化学纤维，化学纤维可再分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是以纤维素为原料，而合成纤维以石油、煤的化工产品为原料。

6．下列说法中正确的是()

A．合成纤维和人造纤维可统称为化学纤维

B．酚醛树脂和聚氯乙烯都是热固性塑料

C．锦纶丝接近火焰时先蜷缩，燃烧时有烧焦毛发的气味，灰烬为有光泽的硬块，能压成粉末

D．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，其综合性能超过了单一材料

答案AD

7．奥运吉祥物福娃外材料为纯羊毛线，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．纯羊毛为纯净物

D．羊毛与聚酯纤维不能用燃烧的方法区别

答案 B

解析羊毛的化学成分是蛋白质，而聚酯纤维的化学成分是酯类，则A项不正确；羊毛和聚酯纤维在一定的条件下都能水解，蛋白质最终水解成氨基酸，聚酯纤维水解成对苯二甲酸和乙二醇；高分子化合物都属混合物，则C项也不正确；羊毛成分为蛋白质，灼烧时有烧焦羽毛的气味，可以区分，则D不正确。

8．中央电视台《科技博览》报道，2004年3月中科院首创用CO2合成可降解塑料——聚二氧化碳。下列相关说法合理的是()

A．聚二氧化碳塑料是通过加聚反应得到的

B．聚二氧化碳塑料与干冰互为同素异形体

C．聚二氧化碳塑料与干冰都是纯净物

D．使用聚二氧化碳塑料会产生白色污染

答案 A

解析本题从二氧化碳的聚合物出发，考查学生对同素异形体、纯净物、混合物等高考要求的内容的了解，同时使学生在了解化学知识的同时，又能开阔视野。预计这种结合新物质进行物质分类考查的选择题出现的几率较高。解此类题目要理清物质的组成、结构、性质之间的关系，对照概念进行判断，特别要注意相似或相近概念的混淆，更不要被原来熟悉的物质所影响。塑料是高分子化合物，由小分子形成高分子必须通过聚合反应，A项正确；同

素异形体是对同一元素的不同单质而言，而聚二氧化碳塑料与干冰都是化合物，B项错误；高分子化合物有一定的聚合度，聚二氧化碳的聚合度有一定范围，所以干冰是纯净物，聚二氧化碳塑料是混合物，C项错误；题干中已说明聚二氧化碳塑料可降解，故该塑料不会造成白色污染，D项错误。

9．合成材料的应用与发展，极大地方便了我们的生活。但合成材料废弃物的急剧增加却引发了“白色污染”问题，下列有利于“白色污染”减轻的是()

①填埋②焚烧③倾倒入江河湖海之中④加强环保宣传，提高公民意识⑤多回收再利用⑥改进配方及生产工艺，研制易降解的新型塑料⑦不允许生产和使用塑料制品⑧加入特殊物质处理还原为小分子

A．①②③B．④⑤⑥⑧C．⑦D．②④⑤

答案 B

解析塑料制品因其优异性能给人们生产、生活带来了方便，不用是行不通的，故C不正确；塑料填埋，不易腐烂，会破坏土壤结构；焚烧塑料会产生二

英等剧毒物；倾入水中会危及水生生物生存等。

10．新型合成材料的单体的结构简式如下：

它被涂在手术伤口的表面，在数秒钟内发生固化(加聚)并起黏结作用，以代替通常伤口的缝合，是一种化学性能优良的功能高分子材料，写出该化合物固化时的化学方程式_____________________________________________________________。

答案