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化学选修2 化学与技术课题3 高分子化合物与材料多媒体教学课件ppt
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这是一份化学选修2 化学与技术课题3 高分子化合物与材料多媒体教学课件ppt，共45页。PPT课件主要包含了CH2CH2，三键或环状结构，加成反应，加聚反应，有机溶剂，立体网状结构，填充改性，共混改性，共聚改性，高性能化等内容，欢迎下载使用。
什么是高分子化合物？提示 如淀粉、纤维素、蛋白质等，相对分子质量一般在一万以上，有的可达上千万的化合物。
能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。知道加聚反应和缩聚反应的特点。举例说明新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用，讨论有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
高分子化合物的表示方法有机高分子化合物通常是由简单的结构单元重复连接而成。如聚乙烯：(1)结构简式：_____________。(2)链节：(重复结构单元)_______________ 。(3)聚合度：是指高分子链所含_______的数目n。(4)单体：是指_______________________________ 。聚乙烯的单体是____________。
能合成高分子化合物的小分子物质
加成聚合反应由含有_____________________的低分子以_________的方式结合成高分子化合物的反应，简称_________ 。如：
缩合聚合反应单体分子之间反应生成高分子化合物，同时产生小分子副产物的反应，简称缩聚反应。如：____________________________________________
线型高分子：分子呈_____状，可溶于_________ ，受热_____ 、 _____ ，有_____性。体型高分子：高分子链之间通过化学键产生 ，形成 。不易溶于，受热 熔化，有 性。
塑料的改性常用的方法有_________、 _________ 、 _________ 。功能高分子材料高分子材料发展的主要趋势是__________ 、 _________、 _______ 、 _______和_______ 。复合材料(1)组成：复合材料由_____和_______构成。(2)性能：具有_______ 、 ______ 、 _______ 、 ______ 、 _________等优良性能。
高分子材料的老化(1)概念：高分子材料在使用过程中，由于环境的影响，其 __________________等性能逐渐变差的现象。(2)高分子材料的保护①加入_________、_________和_______等精细化学品改善其性能。②避免接触能与其发生反应或催化这种反应的化学试剂和能使它们溶解的有机溶剂。
(1)可降解高分子材料定义：一类各项性能在保存期和使用期内满足要求，使用后在自然环境中可降解为 物质的材料。(2)降解的定义： 因素引起聚合物分子断裂的过程，主要涉及 、、 三种过程。(3)目前环境降解材料的开发以为主。
2．可降解高分子材料的开发
属于有机高分子化合物吗？提示 不是，它的相对分子质量为890，比高分子化合物的相对分子质量小得多，也不符合有机高分子化合物的结构特征。
有机高分子化合物为什么是混合物？提示 对单个高分子来说，相对分子质量是确定的，但对一块高分子材料来说，它是由许多相对分子质量不等的高分子聚集起来的，实验测得的高分子的相对分子质量是平均值。
聚苯乙烯 的单体、链节是什么？提示 单体： ；链节： 。
缩聚反应的产物一定是高分子吗？提示 不是。缩聚反应的产物中有高分子化合物，也有小分子的副产物。
热塑性塑料和热固性塑料有何异同？提示 (1)热塑性以热塑性树脂为基本成分，受热软化，可以反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，一般为线型结构，如图(a)，或支链型结构，如图(b)。
(2)热固性以热固性树脂为基本成分，加工成型以后变为不熔状态，如酚醛、脲醛树脂等，一般为体型结构，如图。
功能高分子材料的特定功能主要通过哪些途径获得？提示 ①由含有某种特定功能官能团的单体直接聚合；②通过化学反应在高分子主链和侧链上引入某些具有特定功能的基团；③通过合理的加工成型实现材料的功能化。
引起高分子材料老化的原因有哪些？提示 ①外因：外力、热、光的作用，接触空气、水、微生物和化学试剂等。②内因：高分子链之间发生交联而变硬、变脆、丧失弹性；高分子链发生断裂、相对分子质量降低而变软，发黏等。
废旧高分子材料的回收利用有哪几种途径？提示 废旧高分子材料的回收利用有三种途径(1)通过再生和改性利用，重新做成多种有用的材料和制品；(2)采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；(3)将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能。
加聚反应由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的化合物分子的反应。
缩聚反应有两个或两个以上官能团的单体相互结合，生成高分子化合物，同时生成小分子(如H2O、HCl、NH3和醇等)。例如：酚醛树脂的合成
由加聚聚合物推单体的方法(1)如：加聚聚合物 (2)方法：边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键。键尾相遇按虚线部分，断键成单体。
(3)单体：CH2===CH—CH3 CH2===CH2
用于北京奥运会的国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物。四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是 ( )。A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—” 的连接方式B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应C．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为D．四氟乙烯分子中既含有极性键又含有非极性键
解析 ETFE是CF2===CF2与CH2===CH2的共聚物，结构简式可表示为： 。聚全氟乙丙烯是CF2===CF2与CF2===CF—CF3的共聚物，结构简式可表示为： 。CF2===CF2分子中的 键是非极性键，C—F键是极性键。
上连接的原子或原子团，在高分子化合物中只能是支链。
下列塑料的合成，所发生的反应类型与另外三种不同的是 ( )。A．聚乙烯塑料B．聚氯乙烯塑料C．酚醛树脂D．聚苯乙烯塑料
解析 酚醛树脂的合成发生的是缩聚反应。答案 C
几种功能高分子材料(1)高分子分离膜组成：高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。特点：能够让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。应用：物质分离。(2)医用高分子材料性能：优异的生物相容性；很高的机械性能。应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。
(3)高吸水性树脂合成方法：对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改进，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，或以带有强亲水性原子团的化合物，如以CH2=CH—COOH等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。高吸水性树脂合成方法的特点：在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。应用：可以在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水、改良土壤、改造沙漠等。
下列材料中属于功能高分子材料的是 ( )。①高分子膜 ②生物高分子材料 ③隐身材料 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都属于功能高分子材料。答案 D
功能高分子材料与传统的三大合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶)在本质上没有区别，它们只是相对而言。从组成元素上看，都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反应上看，都是由单体通过加聚或缩聚反应形成的；从结构上看，都有线型和体型两种结构。它们的重要区别在于功能和性能上，与传统材料相比，新型有机高分子材料性能更优异，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。
单一材料性能的优缺点一种单一材料在性能方面往往具有较明显的优点和缺点，例如：金属材料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高温等。复合材料(1)定义：将两种或两种以上性能不同的材料经过特殊加工制成的材料叫做复合材料。(2)构成：复合材料由两大部分构成，一部分称为基体，在复合材料中起黏结作用；另一部分称为增强体(也叫增强剂)在复合材料中起骨架作用。构成复合材料的基体与增强体的关系，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的作用。
(3)性能：复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原有材料的特性。几种重要的复合材料几种复合材料的比较(见下表)
下列关于复合材料的说法不正确的是 ( )。A．复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的B．复合材料保持了原材料的优点，又优于原材料的特点C．在复合材料中，基体起骨架作用D．在复合材料中，增强体起骨架作用解析 复合材料中一定含有两种或两种以上的材料，但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料，因此，复合材料保持了原材料的优点，克服了原材料的某些缺陷，也会产生优于原材料的特点。在复合材料中起骨架作用的是增强体，起黏结作用的是基体。答案 C
复合材料是由多种材料组合起来的，它的设计自由度很大；不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各种组分材料的含量来满足不同的需求。
2012年6月，“天宫一号”与“神九”的对接，标志着我国在载人航天史上迈出重要一步。材料科学在航天领域占有重要地位。下列关于材料的说法正确的是( )。A．自然界存在的物质都可以称为材料，它可分为无机非 金属材料、金属材料、有机高分子材料等B．光导纤维主要成分为二氧化硅，是一种发展很快的传 统非金属材料C．能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，且 能源、信息是材料发展的基础D．宇航工业是复合材料的重要应用领域，复合材料是指 两种或两种以上材料组合成的一种新型的材料
解析 “自然界存在的物质都可以称为材料”这种说法显然是错误的；光导纤维是一种新型无机非金属材料；材料是能源和信息发展的基础；复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型的材料。答案 D
复合材料一般是由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两种材料构成。例如，玻璃钢就是将玻璃纤维与高分子化合物(如酚醛树脂)复合而成。(1)酚醛树脂可由苯酚和甲醛缩聚而成，反应化学的方程式为： ，已知该反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中________加入甲醛，且反应釜应装有______
实验探究九 复合材料的结构和性质
装置；为保证得到线型酚醛树脂，在生产过程中往往要用过量的苯酚，这样得到的树脂呈现粉红色。其原因是____________________________________________________________。(2)若用苯酚和乙醛在一定条件下反应，也可以得到一种线型的酚醛树脂，试写出该反应的化学方程式_______________。(3)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是以__________为原料。经混合、粉碎，在____________中高温熔融制得。 (4)构成玻璃钢的高分子材料(如酚醛树脂)的作用是______。
解析 (1)因反应为放热反应，为防止温度过高，必须降低反应体系的温度，故可采取的措施有：向反应釜中间歇性地加入反应物并在反应釜中安装散热装置。因苯酚易被氧化成粉红色，故为了得到线型酚醛树脂，在生产过程中往往要用过量的苯酚，得到的树脂呈现粉红色的原因就是过量的苯酚被氧化为红色物质。(2)类比(1)中给出的反应机理可写出反应的化学方程式。(3)普通玻璃的生产是以纯碱、碳酸钙(或石灰石)、SiO2(或石英砂)为原料，在熔炉中发生反应制得。(4)由题中信息知酚醛树脂应是复合材料中起黏结作用的基体。
什么是高分子化合物？提示 如淀粉、纤维素、蛋白质等，相对分子质量一般在一万以上，有的可达上千万的化合物。
能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构分析其链节和单体。知道加聚反应和缩聚反应的特点。举例说明新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用，讨论有机合成在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
高分子化合物的表示方法有机高分子化合物通常是由简单的结构单元重复连接而成。如聚乙烯：(1)结构简式：_____________。(2)链节：(重复结构单元)_______________ 。(3)聚合度：是指高分子链所含_______的数目n。(4)单体：是指_______________________________ 。聚乙烯的单体是____________。
能合成高分子化合物的小分子物质
加成聚合反应由含有_____________________的低分子以_________的方式结合成高分子化合物的反应，简称_________ 。如：
缩合聚合反应单体分子之间反应生成高分子化合物，同时产生小分子副产物的反应，简称缩聚反应。如：____________________________________________
线型高分子：分子呈_____状，可溶于_________ ，受热_____ 、 _____ ，有_____性。体型高分子：高分子链之间通过化学键产生 ，形成 。不易溶于，受热 熔化，有 性。
塑料的改性常用的方法有_________、 _________ 、 _________ 。功能高分子材料高分子材料发展的主要趋势是__________ 、 _________、 _______ 、 _______和_______ 。复合材料(1)组成：复合材料由_____和_______构成。(2)性能：具有_______ 、 ______ 、 _______ 、 ______ 、 _________等优良性能。
高分子材料的老化(1)概念：高分子材料在使用过程中，由于环境的影响，其 __________________等性能逐渐变差的现象。(2)高分子材料的保护①加入_________、_________和_______等精细化学品改善其性能。②避免接触能与其发生反应或催化这种反应的化学试剂和能使它们溶解的有机溶剂。
(1)可降解高分子材料定义：一类各项性能在保存期和使用期内满足要求，使用后在自然环境中可降解为 物质的材料。(2)降解的定义： 因素引起聚合物分子断裂的过程，主要涉及 、、 三种过程。(3)目前环境降解材料的开发以为主。
2．可降解高分子材料的开发
属于有机高分子化合物吗？提示 不是，它的相对分子质量为890，比高分子化合物的相对分子质量小得多，也不符合有机高分子化合物的结构特征。
有机高分子化合物为什么是混合物？提示 对单个高分子来说，相对分子质量是确定的，但对一块高分子材料来说，它是由许多相对分子质量不等的高分子聚集起来的，实验测得的高分子的相对分子质量是平均值。
聚苯乙烯 的单体、链节是什么？提示 单体： ；链节： 。
缩聚反应的产物一定是高分子吗？提示 不是。缩聚反应的产物中有高分子化合物，也有小分子的副产物。
热塑性塑料和热固性塑料有何异同？提示 (1)热塑性以热塑性树脂为基本成分，受热软化，可以反复塑制，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，一般为线型结构，如图(a)，或支链型结构，如图(b)。
(2)热固性以热固性树脂为基本成分，加工成型以后变为不熔状态，如酚醛、脲醛树脂等，一般为体型结构，如图。
功能高分子材料的特定功能主要通过哪些途径获得？提示 ①由含有某种特定功能官能团的单体直接聚合；②通过化学反应在高分子主链和侧链上引入某些具有特定功能的基团；③通过合理的加工成型实现材料的功能化。
引起高分子材料老化的原因有哪些？提示 ①外因：外力、热、光的作用，接触空气、水、微生物和化学试剂等。②内因：高分子链之间发生交联而变硬、变脆、丧失弹性；高分子链发生断裂、相对分子质量降低而变软，发黏等。
废旧高分子材料的回收利用有哪几种途径？提示 废旧高分子材料的回收利用有三种途径(1)通过再生和改性利用，重新做成多种有用的材料和制品；(2)采用热裂解或化学处理的方法使其分解，用于制备多种化工原料；(3)将废旧的聚合物作为燃料回收利用热能。
加聚反应由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的化合物分子的反应。
缩聚反应有两个或两个以上官能团的单体相互结合，生成高分子化合物，同时生成小分子(如H2O、HCl、NH3和醇等)。例如：酚醛树脂的合成
由加聚聚合物推单体的方法(1)如：加聚聚合物 (2)方法：边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键。键尾相遇按虚线部分，断键成单体。
(3)单体：CH2===CH—CH3 CH2===CH2
用于北京奥运会的国家游泳中心(水立方)的建筑采用了膜材料ETFE，该材料为四氟乙烯与乙烯的共聚物。四氟乙烯也可与六氟丙烯共聚成聚全氟乙丙烯。下列说法错误的是 ( )。A．ETFE分子中可能存在“—CH2—CH2—CF2—CF2—” 的连接方式B．合成ETFE及合成聚全氟乙丙烯的反应均为加聚反应C．聚全氟乙丙烯分子的结构简式可能为D．四氟乙烯分子中既含有极性键又含有非极性键
解析 ETFE是CF2===CF2与CH2===CH2的共聚物，结构简式可表示为： 。聚全氟乙丙烯是CF2===CF2与CF2===CF—CF3的共聚物，结构简式可表示为： 。CF2===CF2分子中的 键是非极性键，C—F键是极性键。
上连接的原子或原子团，在高分子化合物中只能是支链。
下列塑料的合成，所发生的反应类型与另外三种不同的是 ( )。A．聚乙烯塑料B．聚氯乙烯塑料C．酚醛树脂D．聚苯乙烯塑料
解析 酚醛树脂的合成发生的是缩聚反应。答案 C
几种功能高分子材料(1)高分子分离膜组成：高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。特点：能够让某些物质有选择地通过，而把另外一些物质分离掉。应用：物质分离。(2)医用高分子材料性能：优异的生物相容性；很高的机械性能。应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人工器官。
(3)高吸水性树脂合成方法：对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改进，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，或以带有强亲水性原子团的化合物，如以CH2=CH—COOH等为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水性高聚物。高吸水性树脂合成方法的特点：在反应中加入少量含两个双键的二烯化合物作为交联剂，让高聚物分子链间发生交联，得到具有网状结构的树脂。应用：可以在干旱地区用于农业、林业、植树造林时抗旱保水、改良土壤、改造沙漠等。
下列材料中属于功能高分子材料的是 ( )。①高分子膜 ②生物高分子材料 ③隐身材料 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都属于功能高分子材料。答案 D
功能高分子材料与传统的三大合成材料(塑料、合成纤维、合成橡胶)在本质上没有区别，它们只是相对而言。从组成元素上看，都是由C、H、O、N、S等元素构成；从合成反应上看，都是由单体通过加聚或缩聚反应形成的；从结构上看，都有线型和体型两种结构。它们的重要区别在于功能和性能上，与传统材料相比，新型有机高分子材料性能更优异，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。
单一材料性能的优缺点一种单一材料在性能方面往往具有较明显的优点和缺点，例如：金属材料强度大，但易受腐蚀；陶瓷材料耐高温，但脆性大；合成材料密度小，但不耐高温等。复合材料(1)定义：将两种或两种以上性能不同的材料经过特殊加工制成的材料叫做复合材料。(2)构成：复合材料由两大部分构成，一部分称为基体，在复合材料中起黏结作用；另一部分称为增强体(也叫增强剂)在复合材料中起骨架作用。构成复合材料的基体与增强体的关系，就好像人体中的肌肉和骨头一样，各有各的作用。
(3)性能：复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原有材料的特性。几种重要的复合材料几种复合材料的比较(见下表)
下列关于复合材料的说法不正确的是 ( )。A．复合材料一定是由两种或两种以上材料制成的B．复合材料保持了原材料的优点，又优于原材料的特点C．在复合材料中，基体起骨架作用D．在复合材料中，增强体起骨架作用解析 复合材料中一定含有两种或两种以上的材料，但这两种或两种以上的材料必须是性质不同的材料，因此，复合材料保持了原材料的优点，克服了原材料的某些缺陷，也会产生优于原材料的特点。在复合材料中起骨架作用的是增强体，起黏结作用的是基体。答案 C
复合材料是由多种材料组合起来的，它的设计自由度很大；不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各种组分材料的含量来满足不同的需求。
2012年6月，“天宫一号”与“神九”的对接，标志着我国在载人航天史上迈出重要一步。材料科学在航天领域占有重要地位。下列关于材料的说法正确的是( )。A．自然界存在的物质都可以称为材料，它可分为无机非 金属材料、金属材料、有机高分子材料等B．光导纤维主要成分为二氧化硅，是一种发展很快的传 统非金属材料C．能源、信息和材料并列为新科技革命的三大支柱，且 能源、信息是材料发展的基础D．宇航工业是复合材料的重要应用领域，复合材料是指 两种或两种以上材料组合成的一种新型的材料
解析 “自然界存在的物质都可以称为材料”这种说法显然是错误的；光导纤维是一种新型无机非金属材料；材料是能源和信息发展的基础；复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型的材料。答案 D
复合材料一般是由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体两种材料构成。例如，玻璃钢就是将玻璃纤维与高分子化合物(如酚醛树脂)复合而成。(1)酚醛树脂可由苯酚和甲醛缩聚而成，反应化学的方程式为： ，已知该反应有大量热放出，为防止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中________加入甲醛，且反应釜应装有______
实验探究九 复合材料的结构和性质
装置；为保证得到线型酚醛树脂，在生产过程中往往要用过量的苯酚，这样得到的树脂呈现粉红色。其原因是____________________________________________________________。(2)若用苯酚和乙醛在一定条件下反应，也可以得到一种线型的酚醛树脂，试写出该反应的化学方程式_______________。(3)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是以__________为原料。经混合、粉碎，在____________中高温熔融制得。 (4)构成玻璃钢的高分子材料(如酚醛树脂)的作用是______。
解析 (1)因反应为放热反应，为防止温度过高，必须降低反应体系的温度，故可采取的措施有：向反应釜中间歇性地加入反应物并在反应釜中安装散热装置。因苯酚易被氧化成粉红色，故为了得到线型酚醛树脂，在生产过程中往往要用过量的苯酚，得到的树脂呈现粉红色的原因就是过量的苯酚被氧化为红色物质。(2)类比(1)中给出的反应机理可写出反应的化学方程式。(3)普通玻璃的生产是以纯碱、碳酸钙(或石灰石)、SiO2(或石英砂)为原料，在熔炉中发生反应制得。(4)由题中信息知酚醛树脂应是复合材料中起黏结作用的基体。
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