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(duì)分子質(zhì)量一般在一萬(wàn)以上,有的可達(dá)上千萬(wàn)的化合物。,2.,能舉例說(shuō)明合成高分子的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),能依據(jù)簡(jiǎn)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(shuō)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(shí)產(chǎn)生小分子副產(chǎn)物的反應(yīng),簡(jiǎn)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(guò)化學(xué)鍵產(chǎn)生 ,形成 。不易溶于 ,受熱 熔化,有 性。,1.,2.,長(zhǎng)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(shì)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(guò)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(guò)程,主要涉及 、 、 三種過(guò)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(wú)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(duì)分子質(zhì)量為890,比高分子化合物的相對(duì)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(duì)單個(gè)高分子來(lái)說(shuō),相對(duì)分子質(zhì)量是確定的,但對(duì)一塊高分子材料來(lái)說(shuō),它是由許多相對(duì)分子質(zhì)量不等的高分子聚集起來(lái)的,實(shí)驗(yàn)測(cè)得的高分子的相對(duì)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(guò)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(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(duì)分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對(duì)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(gè)或兩個(gè)以上官能團(tuán)的單體相互結(jié)合,生成高分子化合物,同時(shí)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(huì)的國(guó)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(shuō)法錯(cuò)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(jiǎn)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(jiǎn)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(jiǎn)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(guò),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(duì)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(gè)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(shí)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(méi)有區(qū)別,它們只是相對(duì)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(guò)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(méi)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(guò)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(jiàn)下表),3.,下列關(guān)于復(fù)合材料的說(shuō)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(huì)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(lái)的,它的設(shè)計(jì)自由度很大;不僅可以選擇不同的組分材料,而且可以通過(guò)改變各種組分材料的含量來(lái)滿足不同的需求。,2012年6月,“天宮一號(hào)”與“神九”的對(duì)接,標(biāo)志著我國(guó)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(shuō)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(wú)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(shuō)法顯然是錯(cuò)誤的;光導(dǎo)纖維是一種新型無(wú)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(guò)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(guò)程中往往要用過(guò)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(guò)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(guò)程中往往要用過(guò)量的苯酚,得到的樹脂呈現(xiàn)粉紅色的原因就是過(guò)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(guò)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,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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