高中化學(xué) 3.3高分子化合物與材料課件 新人教版選修2.ppt

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寫出下列反應(yīng)化學(xué)方程式 (1)乙烯加聚生成聚乙烯： ______________________________。 (2)氯乙烯加聚生成聚氯乙烯： _______________________________ 。,課題3 高分子化合物與材料,1．,什么是高分子化合物？ 提示 如淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)等，相對分子質(zhì)量一般在一萬以上，有的可達(dá)上千萬的化合物。,2．,能舉例說明合成高分子的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，能依據(jù)簡單合成高分子的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和單體。 知道加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)。 舉例說明新型高分子材料的優(yōu)異性能及其在高新技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，討論有機(jī)合成在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)。,1．,2．,3．,高分子化合物的表示方法 有機(jī)高分子化合物通常是由簡單的結(jié)構(gòu)單元重復(fù)連接而成。如聚乙烯： (1)結(jié)構(gòu)簡式：_____________。 (2)鏈節(jié)：(重復(fù)結(jié)構(gòu)單元)_______________ 。 (3)聚合度：是指高分子鏈所含_______的數(shù)目n。 (4)單體：是指_______________________________ 。聚乙烯的單體是____________。,1.,—CH2—CH2—,鏈節(jié),能合成高分子化合物的小分子物質(zhì),CH2===CH2,加成聚合反應(yīng) 由含有_____________________的低分子以_________的方式結(jié)合成高分子化合物的反應(yīng)，簡稱_________ 。如：,2．,雙鍵、三鍵或環(huán)狀結(jié)構(gòu),加成反應(yīng),加聚反應(yīng),縮合聚合反應(yīng) 單體分子之間反應(yīng)生成高分子化合物，同時產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物的反應(yīng)，簡稱縮聚反應(yīng)。如： ____________________________________________,3．,線型高分子：分子呈_____狀，可溶于_________ ，受熱_____ 、 _____ ，有_____性。 體型高分子：高分子鏈之間通過化學(xué)鍵產(chǎn)生 ，形成 。不易溶于 ，受熱 熔化，有 性。,1.,2．,長鏈,有機(jī)溶劑,軟化,熔融,熱塑,交聯(lián),立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),有機(jī)溶劑,不,熱固,塑料的改性 常用的方法有_________、 _________ 、 _________ 。 功能高分子材料 高分子材料發(fā)展的主要趨勢是__________ 、 _________、 _______ 、 _______和_______ 。 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。,1.,2．,3．,填充改性,共混改性,共聚改性,高性能化,功能化,復(fù)合化,精細(xì)化,智能化,基體,增強(qiáng)體,強(qiáng)度高,質(zhì)量輕,耐腐蝕,抗沖擊,絕緣性好,高分子材料的老化 (1)概念：高分子材料在使用過程中，由于環(huán)境的影響，其 __________________等性能逐漸變差的現(xiàn)象。 (2)高分子材料的保護(hù) ①加入_________、_________和_______等精細(xì)化學(xué)品改善其性能。 ②避免接觸能與其發(fā)生反應(yīng)或催化這種反應(yīng)的化學(xué)試劑和能使它們?nèi)芙獾挠袡C(jī)溶劑。,1.,光穩(wěn)定劑,抗氧劑,阻燃劑,強(qiáng)度、彈性、硬度,(1)可降解高分子材料定義：一類各項(xiàng)性能在保存期和使用期內(nèi)滿足要求，使用后在自然環(huán)境中可降解為 物質(zhì)的材料。 (2)降解的定義： 因素引起聚合物分子斷裂的過程，主要涉及 、 、 三種過程。 (3)目前環(huán)境降解材料的開發(fā)以 為主。,2．可降解高分子材料的開發(fā),無害,化學(xué)和物理,生物降解,光降解,化學(xué)降解,生物降解材料,屬于有機(jī)高分子化合物嗎？ 提示 不是，它的相對分子質(zhì)量為890，比高分子化合物的相對分子質(zhì)量小得多，也不符合有機(jī)高分子化合物的結(jié)構(gòu)特征。,【慎思1】,有機(jī)高分子化合物為什么是混合物？ 提示 對單個高分子來說，相對分子質(zhì)量是確定的，但對一塊高分子材料來說，它是由許多相對分子質(zhì)量不等的高分子聚集起來的，實(shí)驗(yàn)測得的高分子的相對分子質(zhì)量是平均值。,【慎思2】,聚苯乙烯  的單體、鏈節(jié)是什么？ 提示 單體： ；鏈節(jié)： 。,【慎思3】,縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物一定是高分子嗎？ 提示 不是?？s聚反應(yīng)的產(chǎn)物中有高分子化合物，也有小分子的副產(chǎn)物。,【慎思4】,熱塑性塑料和熱固性塑料有何異同？ 提示 (1)熱塑性 以熱塑性樹脂為基本成分，受熱軟化，可以反復(fù)塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，一般為線型結(jié)構(gòu)，如圖(a)，或支鏈型結(jié)構(gòu)，如圖(b)。,【慎思5】,(2)熱固性 以熱固性樹脂為基本成分，加工成型以后變?yōu)椴蝗蹱顟B(tài)，如酚醛、脲醛樹脂等，一般為體型結(jié)構(gòu)，如圖。,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),功能高分子材料的特定功能主要通過哪些途徑獲得？ 提示 ①由含有某種特定功能官能團(tuán)的單體直接聚合； ②通過化學(xué)反應(yīng)在高分子主鏈和側(cè)鏈上引入某些具有特定功能的基團(tuán)； ③通過合理的加工成型實(shí)現(xiàn)材料的功能化。,【慎思6】,引起高分子材料老化的原因有哪些？ 提示 ①外因：外力、熱、光的作用，接觸空氣、水、微生物和化學(xué)試劑等。 ②內(nèi)因：高分子鏈之間發(fā)生交聯(lián)而變硬、變脆、喪失彈性；高分子鏈發(fā)生斷裂、相對分子質(zhì)量降低而變軟，發(fā)黏等。,【慎思7】,廢舊高分子材料的回收利用有哪幾種途徑？ 提示 廢舊高分子材料的回收利用有三種途徑 (1)通過再生和改性利用，重新做成多種有用的材料和制品； (2)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； (3)將廢舊的聚合物作為燃料回收利用熱能。,【慎思8】,加聚反應(yīng) 由相對分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對分子質(zhì)量大的化合物分子的反應(yīng)。,1．,縮聚反應(yīng) 有兩個或兩個以上官能團(tuán)的單體相互結(jié)合，生成高分子化合物，同時生成小分子(如H2O、HCl、NH3和醇等)。 例如：酚醛樹脂的合成,2．,由加聚聚合物推單體的方法 (1)如：加聚聚合物 (2)方法：邊鍵沿箭頭指向匯合，箭頭相遇成新鍵。鍵尾相遇按虛線部分，斷鍵成單體。,3．,(3)單體：CH2===CH—CH3 CH2===CH2,用于北京奧運(yùn)會的國家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，該材料為四氟乙烯與乙烯的共聚物。四氟乙烯也可與六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列說法錯誤的是 ( )。 A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—” 的連接方式 B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反應(yīng)均為加聚反應(yīng) C．聚全氟乙丙烯分子的結(jié)構(gòu)簡式可能為 D．四氟乙烯分子中既含有極性鍵又含有非極性鍵,【例1】?,解析 ETFE是CF2===CF2與CH2===CH2的共聚物，結(jié)構(gòu)簡式可表示為：  。 聚全氟乙丙烯是CF2===CF2與CF2===CF—CF3的共聚物，結(jié)構(gòu)簡式可表示為： 。 CF2===CF2分子中的 鍵是非極性鍵，C—F鍵是極性鍵。,答案 C,上連接的原子或原子團(tuán)，在高分子化合物中只能是支鏈。,下列塑料的合成，所發(fā)生的反應(yīng)類型與另外三種不同的是 ( )。 A．聚乙烯塑料 B．聚氯乙烯塑料 C．酚醛樹脂 D．聚苯乙烯塑料,【體驗(yàn)1】?,解析 酚醛樹脂的合成發(fā)生的是縮聚反應(yīng)。 答案 C,功能高分子,1．,幾種功能高分子材料 (1)高分子分離膜 組成：高分子分離膜是用具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜。 特點(diǎn)：能夠讓某些物質(zhì)有選擇地通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。 應(yīng)用：物質(zhì)分離。 (2)醫(yī)用高分子材料 性能：優(yōu)異的生物相容性；很高的機(jī)械性能。 應(yīng)用：制作人體的皮膚、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、腎等各種人工器官。,2．,(3)高吸水性樹脂 合成方法：對淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改進(jìn)，在它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力，或以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物，如以CH2=CH—COOH等為單體，均聚或兩種單體共聚得到親水性高聚物。 高吸水性樹脂合成方法的特點(diǎn)：在反應(yīng)中加入少量含兩個雙鍵的二烯化合物作為交聯(lián)劑，讓高聚物分子鏈間發(fā)生交聯(lián)，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹脂。 應(yīng)用：可以在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹造林時抗旱保水、改良土壤、改造沙漠等。,下列材料中屬于功能高分子材料的是 ( )。 ①高分子膜 ②生物高分子材料 ③隱身材料 ④液晶高分子材料 ⑤光敏高分子材料 ⑥智能高分子材料 A．①②⑤ B．②④⑤⑥ C．③④⑤ D．全部 解析 既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又有某些特殊功能的高分子材料都屬于功能高分子材料。 答案 D,【例2】?,功能高分子材料與傳統(tǒng)的三大合成材料(塑料、合成纖維、合成橡膠)在本質(zhì)上沒有區(qū)別，它們只是相對而言。從組成元素上看，都是由C、H、O、N、S等元素構(gòu)成；從合成反應(yīng)上看，都是由單體通過加聚或縮聚反應(yīng)形成的；從結(jié)構(gòu)上看，都有線型和體型兩種結(jié)構(gòu)。它們的重要區(qū)別在于功能和性能上，與傳統(tǒng)材料相比，新型有機(jī)高分子材料性能更優(yōu)異，往往具備傳統(tǒng)材料所沒有的特殊性能，可用于許多特殊領(lǐng)域。,單一材料性能的優(yōu)缺點(diǎn) 一種單一材料在性能方面往往具有較明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，例如：金屬材料強(qiáng)度大，但易受腐蝕；陶瓷材料耐高溫，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高溫等。 復(fù)合材料 (1)定義：將兩種或兩種以上性能不同的材料經(jīng)過特殊加工制成的材料叫做復(fù)合材料。 (2)構(gòu)成：復(fù)合材料由兩大部分構(gòu)成，一部分稱為基體，在復(fù)合材料中起黏結(jié)作用；另一部分稱為增強(qiáng)體(也叫增強(qiáng)劑)在復(fù)合材料中起骨架作用。構(gòu)成復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)體的關(guān)系，就好像人體中的肌肉和骨頭一樣，各有各的作用。,1．,2．,(3)性能：復(fù)合材料既保持了原有材料的特點(diǎn)，又使各組分之間協(xié)同作用，形成了優(yōu)于原有材料的特性。 幾種重要的復(fù)合材料 幾種復(fù)合材料的比較(見下表),3．,下列關(guān)于復(fù)合材料的說法不正確的是 ( )。 A．復(fù)合材料一定是由兩種或兩種以上材料制成的 B．復(fù)合材料保持了原材料的優(yōu)點(diǎn)，又優(yōu)于原材料的特點(diǎn) C．在復(fù)合材料中，基體起骨架作用 D．在復(fù)合材料中，增強(qiáng)體起骨架作用 解析 復(fù)合材料中一定含有兩種或兩種以上的材料，但這兩種或兩種以上的材料必須是性質(zhì)不同的材料，因此，復(fù)合材料保持了原材料的優(yōu)點(diǎn)，克服了原材料的某些缺陷，也會產(chǎn)生優(yōu)于原材料的特點(diǎn)。在復(fù)合材料中起骨架作用的是增強(qiáng)體，起黏結(jié)作用的是基體。 答案 C,【例3】?,復(fù)合材料是由多種材料組合起來的，它的設(shè)計自由度很大；不僅可以選擇不同的組分材料，而且可以通過改變各種組分材料的含量來滿足不同的需求。,2012年6月，“天宮一號”與“神九”的對接，標(biāo)志著我國在載人航天史上邁出重要一步。材料科學(xué)在航天領(lǐng)域占有重要地位。下列關(guān)于材料的說法正確的是( )。 A．自然界存在的物質(zhì)都可以稱為材料，它可分為無機(jī)非 金屬材料、金屬材料、有機(jī)高分子材料等 B．光導(dǎo)纖維主要成分為二氧化硅，是一種發(fā)展很快的傳 統(tǒng)非金屬材料 C．能源、信息和材料并列為新科技革命的三大支柱，且 能源、信息是材料發(fā)展的基礎(chǔ) D．宇航工業(yè)是復(fù)合材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域，復(fù)合材料是指 兩種或兩種以上材料組合成的一種新型的材料,【體驗(yàn)3】?,解析 “自然界存在的物質(zhì)都可以稱為材料”這種說法顯然是錯誤的；光導(dǎo)纖維是一種新型無機(jī)非金屬材料；材料是能源和信息發(fā)展的基礎(chǔ)；復(fù)合材料是指兩種或兩種以上材料組合成的一種新型的材料。 答案 D,復(fù)合材料一般是由起黏結(jié)作用的基體和起增強(qiáng)作用的增強(qiáng)體兩種材料構(gòu)成。例如，玻璃鋼就是將玻璃纖維與高分子化合物(如酚醛樹脂)復(fù)合而成。 (1)酚醛樹脂可由苯酚和甲醛縮聚而成，反應(yīng)化學(xué)的方程式為： ， 已知該反應(yīng)有大量熱放出，為防止溫度過高，應(yīng)向已有苯酚的反應(yīng)釜中________加入甲醛，且反應(yīng)釜應(yīng)裝有______,實(shí)驗(yàn)探究九 復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),【案例】?,裝置；為保證得到線型酚醛樹脂，在生產(chǎn)過程中往往要用過量的苯酚，這樣得到的樹脂呈現(xiàn)粉紅色。其原因是_________ ___________________________________________________。 (2)若用苯酚和乙醛在一定條件下反應(yīng)，也可以得到一種線型的酚醛樹脂，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______________。 (3)玻璃纖維由玻璃拉絲得到。普通玻璃是以__________為原料。經(jīng)混合、粉碎，在____________中高溫熔融制得。 (4)構(gòu)成玻璃鋼的高分子材料(如酚醛樹脂)的作用是______。,解析 (1)因反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為防止溫度過高，必須降低反應(yīng)體系的溫度，故可采取的措施有：向反應(yīng)釜中間歇性地加入反應(yīng)物并在反應(yīng)釜中安裝散熱裝置。因苯酚易被氧化成粉紅色，故為了得到線型酚醛樹脂，在生產(chǎn)過程中往往要用過量的苯酚，得到的樹脂呈現(xiàn)粉紅色的原因就是過量的苯酚被氧化為紅色物質(zhì)。(2)類比(1)中給出的反應(yīng)機(jī)理可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。(3)普通玻璃的生產(chǎn)是以純堿、碳酸鈣(或石灰石)、SiO2(或石英砂)為原料，在熔爐中發(fā)生反應(yīng)制得。(4)由題中信息知酚醛樹脂應(yīng)是復(fù)合材料中起黏結(jié)作用的基體。,答案 (1)間歇性地 散熱 過量的苯酚被氧化為紅色物質(zhì) (2) (3)純堿、碳酸鈣(或石灰石)、SiO2(或石英砂) 熔爐 (4)起黏結(jié)作用的基體,