第4節塑料橡膠纖維1．了解合成高分子的組成與結構特點。2．掌握有機高分子化合物的性質。3．了解加聚反應的特點，能依據簡單合成高分子的結構分析其鏈節和單體。知識清單1．有機高分子化合物的概念我們知道，烴、醇、醛、羧酸、酯、葡萄糖、蔗糖等有機化合物的相對分子質量都比較低，它們的相對分子質量很少上千，通常稱它們為__________，或__________。相反，淀粉的相對分子質量從幾萬到幾十萬，蛋白質的相對分子質量從幾萬到幾百萬或更高，核蛋白的相對分子質量則高達幾千萬。通常把它們稱為____________，簡稱________。由于高分子化合物大部分是由小分子通過聚合反應制得的，所以也常被稱為__________。有機高分子化合物低分子化合物簡稱小分子有機高分子化合物高分子聚合物或高聚物復連接而成，聚氯乙烯CHClCH2是由結構單元____重復連接而成，這些重復的結構單元叫______，n表示每個高分子里鏈節的重復次數，叫________。能合成高分子化合物的小分子物質叫________。例如，乙烯就是聚乙烯的單體?！狢H2—CH2——CH—CH2—鏈節聚合度單體Cl(2)高分子的結構——線型結構和體型結構高分子中的結構單元連接成長鏈，這就是通常所說的高分子的線型結構。具有線型結構的高分子，可以不帶支鏈，也可以帶支鏈。高分子鏈上如果有能起反應的原子或原子團，當這些原子或原子團發生反應時，高分子鏈之間將形成化學鍵，產生一定的交聯形成網狀結構，這就是高分子的體型結構。3．高分子化合物的基本性質由于有機高分子化合物的相對分子質量很大及其結構的特點，使它們具有與小分子物質不同的一些性質。(1)溶解性：有機高分子化合物通常________于水，即使在適當的有機溶劑中，它的溶解速率也較慢，或者長期浸泡在有機溶劑中只能發生一定程度的________。(2)熱塑性和熱固性：有些高分子化合物(如聚乙烯)具有熱塑性，即受熱到一定溫度范圍時，開始軟化，直到熔化成流動的液體。冷卻后又變固體，加熱后又熔化，這種現象就是高分子的________。有些高分子化合物(如酚醛塑料，即電木)具有熱固性，受熱時不會變軟，只能被徹底裂解，因此不能通過加熱、受冷反復再造，這種現象就是高分子的________。(1)難溶溶脹(2)熱塑性熱固性(3)電絕緣性：高分子材料一般都有很好的________。這是由于高分子化合物中的原子是以________結合的，一般不導電。(4)易燃性：有機高分子化合物的組成元素主要是碳和氫，不耐________，易________。(3)電絕緣性共價鍵(4)高溫燃燒應用思考：我們常見的薄膜用火點燃后先軟化后燃燒，而拉線開關的蓋即使放到火爐中也不會軟化，更不會燃燒，你知道這是為什么嗎？提示：薄膜是線形熱塑性高分子化合物，而開關蓋是酚醛塑料做的，屬于體型熱固性高分子材料。綜合拓展高分子化合物(聚合物)和一般小分子化合物的不同1．分子量作為材料的聚合物沒有確定的分子量，沒有人能告訴你聚苯乙烯的分子量是多少，只能告訴你聚苯乙烯的平均分子量是多少，因為聚苯乙烯是由各種不同分子量的聚苯乙烯大分子組成的混合物。聚合物的性質不僅和平均分子量大小有關，而且和聚合物中分子量的分布有關。2．熔點聚合物一般沒有固定熔點，它往往有一個寬的熔解溫度區間。隨著溫度的升高，它可由玻璃狀固體轉變為橡膠狀的固體，然后再熔化為可流動的液態物質。由玻璃狀的固體轉變為橡膠狀的固體的溫度叫玻璃化溫度。玻璃化溫度的高低對聚合物的性質有很大的影響。聚合物分子量增加或者形成交聯結構都會使玻璃化溫度增高。3．溶解度小分子化合物有確定的溶解度，如氯化鈉在室溫下的溶解度是35.7克，聚合物沒有飽和溶液的溶解度的概念。當濃的氯化鈉水溶液的水分逐漸揮發時，氯化鈉會從水中結晶出來，但當聚合物溶液中的溶劑揮發時，聚合物不會成沉淀分離出來，而是黏度逐漸變高，最終成為固體。特別提示線形高分子化合物在破損時可以熱修補，但體型高分子化合物在破損時無法進行熱修補。因為線形高分子化合物具有熱塑性而體型高分子具有熱固性。嘗試應用1．下列變化不符合科學原理的是()A．稻草變酒精B．廢塑料變汽油C．空氣變肥料D．水變油解析：稻草主要成分是纖維素，水解后可生成葡萄糖，葡萄糖分解可生成乙醇；聚乙烯等廢塑料裂化分解可生成液態烴；空氣中的氮氣可用來合成氨。水和油的元素組成不同，水中不含碳元素，因此水變油是不符合科學原理的。答案：D2．自2008年6月1日以來實行的所有超市、商場、集貿市場等商品零售場所塑料袋有償使用辦法，受到了絕大部分消費者的支持。下列說法正確的是()A．塑料購物袋具有熱固性，不能回收利用B．聚氯乙烯塑料袋可用來長時間存放食品C．控制塑料購物袋的使用主要是為了節約成本D．使用可降解塑料袋有利于減少“白色污染”解析：A.塑料購物袋為熱塑性塑料；B食品包裝塑料成分為聚乙烯，聚氯乙烯為有毒塑料不可用于食品包裝；C控制塑料購物袋的使用主要是為了減少污染。答案：D3．（雙選題）某高分子化合物的部分結構如下：下列說法正確的是()A．聚合物的結構單元為B．聚合物的分子式為C3H3Cl3C．聚合物的單體(對應的小分子)為CHCl===CHClD．若n表示結構單元重復的次數，則其相對分子質量為97n解析：有機高分子化合物的相對分子質量巨大，但是其結構并不復雜，通常是由簡單的結構單元重復連接而成的。如此題中高聚物重復出現的結構單元為，其式量為97，所以當n表示結構單元重復次數時，則其結構簡式為，高聚物的相對分子質量為97n。所以答案為CD。答案：CD知識清單塑料、橡膠、纖維1．塑料：塑料的主要成分是被稱為_____的有機高分子化合物。塑料的組成中除了合成樹脂以外，還有根據需要加入的具有某些特定用途的______，如能提高塑性的______，防止塑料老化的______，防止塑料制品在成型過程中粘在金屬設備或模具上的______等。各種原料經壓制、擠壓或抽絲等成型加工處理，便可得到塑料制品。聚乙烯是當今世界上產量最大的塑料產品，它具有優良的耐低溫性能，化學性質穩定，能耐酸、堿的腐蝕，它在常溫下不溶于一般溶劑，吸水性小，它還具有很好的電絕緣性。聚乙烯塑料的品種有好多，如薄膜、中空制品、管板材、纖維、包覆材料等。合成樹脂添加劑增塑劑防老化劑潤滑劑2．橡膠(1)橡膠的特性：構成橡膠的高分子鏈在無外力作用時呈卷曲狀，而且有柔性，受外力時可伸直，但取消外力后又可恢復原狀，因此橡膠是具有________的高分子化合物。(2)橡膠的分類：根據來源和組成不同，橡膠可分為________和________。(1)高彈性(2)天然橡膠合成橡膠（3）幾種常用橡膠的性能和用途名稱結構簡式主要性能主要用途天然橡膠________________________高彈性、機械強度好、電絕緣性好、不耐酸堿腐蝕汽車輪胎、醫用手套、膠布、膠鞋、橡皮筏丁苯橡膠______________________高彈性、耐老化、耐腐蝕、黏結性稍差、電絕緣性好汽車輪胎、電絕緣性材料、膠管、膠鞋、橡膠布氯丁橡膠______________________高彈性、耐油、耐老化、耐氧化、耐酸、堿腐蝕化工廠的管道、墊圈名稱結構簡式主要性能主要用途特種合成橡膠(有機硅橡膠)__________________高彈性、耐高溫或低溫、耐氧化、電絕緣性好航空、電器工業中的墊圈、薄膜、膠管答案：________、________、________和________的纖維都是天然纖維。用木材、草類的纖維經化學加工制成的粘膠纖維屬于________。利用石油、天然氣、煤和農副產品作原料制成單體，再經聚合反應制成的是________。合成纖維和人造纖維又統稱化學纖維。天然纖維化學纖維人造纖維合成纖維棉花羊毛木材草類人造纖維合成纖維(2)幾種合成纖維的性能及用途名稱性能用途聚酰胺(錦綸、尼龍－6)耐磨、強度高、耐光、耐堿、有彈性、不耐酸腐蝕衣料、繩索、漁網、降落傘、輪胎簾子線聚酯(滌綸)抗皺保型、強度高、耐酸腐蝕、耐磨、吸濕性差衣料、室內裝修材料、電絕緣材料、繩索、漁網、輪胎簾子線聚丙烯腈彈性高、保暖性好、耐光、耐酸而不耐堿腐蝕衣料(仿毛)、毛毯、幕布、工業用布聚乙烯醇縮甲醛(維尼綸)柔軟、吸濕性好、耐磨、耐腐蝕、保暖、不耐熱衣料、桌布、窗簾、包裝袋、濾布、炮衣4.加聚反應(1)聚合反應：由______________的化合物分子互相結合成________________的高分子的反應叫做聚合反應。(2)加聚反應：在聚合反應中，由不飽和的相對分子質量小的化合物分子結合成相對分子質量大的化合物的分子，這樣的聚合反應同時也是________，所以這種聚合反應又叫做加成聚合反應，簡稱加聚反應。加聚反應的過程，可以用下圖來形象的表示：加成反應相對分子質量小相對分子質量大能夠發生加聚反應的有烯烴以及它們的衍生物，如：氯乙烯、四氟乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯等。其反應的實質是，分子中碳碳雙鍵中的一個鍵斷裂，分子間通過加成彼此結合成很長的碳鏈，生成高分子化合物。生產塑料的合成樹脂有多種，除聚乙烯外，還有聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等，它們分別通過以下加聚反應制得：Cl應用思考：為什么一些橡膠制品在空氣中易老化？為什么盛酸、氧化劑、氯水等的試劑瓶要用玻璃塞？提示：由于橡膠分子里含有雙鍵，所以能跟氯化氫、鹵素等起加成反應、被氧化劑氧化而變質。如果長期受空氣、日光的作用，就會漸漸被氧化而變硬、變脆，這個過程叫做老化。所以盛酸，特別是濃硝酸、濃硫酸，盛液溴、氯水、溴水、碘水等氧化劑的試劑瓶不能用橡膠塞而要用玻璃塞，以免膠塞變質老化。綜合拓展由加聚反應生成高聚物的單體的判斷1．凡鏈節的主碳鏈為兩個碳原子，其單體必為一種。將鏈節的兩個半鍵閉合即為單體。5．凡鏈節中主碳鏈為8個碳原子，含有一個碳碳雙鍵結構時，其單體可為一種二烯烴，兩種單烯烴。含有二個碳碳雙鍵時，其單體可為二烯烴等。特別提示兩種(或兩種以上)單體可以同時進行聚合，生成含有這兩種(或兩種以上)結構單位的大分子。烯類及其衍生物常起共聚反應生成高分子化合物。嘗試應用1．下列關于乙烯和聚乙烯的敘述中正確的是()A．二者都能使溴水褪色，性質相似B．二者互為同分異構體C．二者最簡式相同D．二者分子組成相同解析：要正確區分單體與高聚物。CH2＝CH2分子中含有C＝C，而聚乙烯分子中無C＝C，結構上不相似，性質不同，也不能說二者分子組成相同、互為同分異構體。二者的最簡式相同，都為CH2。答案：C2．盛裝下列試劑的試劑瓶可用橡膠塞的是()A．NaOH溶液B．氯仿C．KMnO4D．溴水解析：根據橡膠的結構特點可知，高錳酸鉀能使其氧化，溴水能與其發生加成反應，氯仿能使其溶脹而腐蝕。因此盛放氧化劑、酸、有機溶劑等試劑的試劑瓶都不能用橡膠塞密封。答案：A3．在相同條件下焚燒下列物質，污染大氣最嚴重的是()A．聚氯乙烯B．聚乙烯C．聚丙烯D．有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)解析：聚乙烯、聚丙烯只含有碳、氫兩種元素，有機玻璃含有碳、氫、氧三種元素，它們完全燃燒時只產生二氧化碳和水兩種物質，而聚氯乙烯卻含有氯、碳、氫三種元素，完全燃燒時除產生二氧化碳和水外，還有二惡英、含氯的有毒物質(如氯化氫)等生成，所以答案為A。

答案：A高分子化合物的概念及特點（雙選題）下列關于高分子化合物的敘述正確的是()A．高分子化合物結構復雜，相對分子質量很大B．高分子化合物結構簡單，相對分子質量很大C．高分子化合物是純凈物D．高分子化合物是混合物解析：高分子化合物雖然相對分子質量很大，但分子中多是重復的結構單元，結構比較簡單，因為重復的結構單元的個數不同，所以是混合物。答案：BD名師點睛：高分子化合物的概念中強調的是“高分子”而不是“化合物”。高分子物質都屬于混合物，但習慣上仍然稱為高分子化合物，這與我們平常所說的化合物不同。變式訓練1．(雙選題)下列對有機高分子化合物的認識不正確的是()A．有機高分子化合物稱為聚合物或高聚物，是因為它們大部分是由小分子通過聚合反應而制得的B．有機高分子化合物一般不易導電是因為相對分子質量大C．對于一塊高分子材料，n是一個整數值，因而它的相對分子質量是確定的D．高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料解析：有機高分子化合物分天然高分子化合物和合成高分子化合物兩種，合成高分子化合物主要由加聚、縮聚兩類反應制備，加聚和縮聚是聚合反應的兩個類型，A說法正確；有機高分子化合物一般不易導電是因為原子是以共價鍵結合的，B說法不正確；從單個分子來說，高分子有一定的聚合度，也就是說，n是某一個整數，所以它的相對分子質量是確定的。但對一塊高分子材料來說，它是由許多聚合度相同或不相同的高分子聚集起來的。因此，高分子化合物屬于混合物范疇，我們從實驗中測得的某種高分子的相對分子質量只能是平均值，C說法不正確；高分子材料可分為天然高分子材料和合成高分子材料，D說法正確。答案：

BC高分子材料的分類(2011年廣東卷)下列說法正確的是()A．纖維素和淀粉遇碘水均顯藍色B．蛋白質、乙酸和葡萄糖均屬電解質C．溴乙烷與NaOH乙醇溶液共熱生成乙烯D．乙酸乙酯和食用植物油均可水解生成乙醇解析：A項中淀粉遇碘水變藍而纖維素不能變藍；B項中蛋白質和葡萄糖為非電解質；D項中食用植物油水解生成的是丙三醇而不是乙醇。答案：C變式訓練2．（雙選題）屬于天然高分子化合物的組合是()A．聚異戊二烯橡膠、淀粉B．油脂、蛋白質C．酚醛樹脂、纖維素D．纖維素、淀粉解析：聚異戊二烯橡膠即天然橡膠、淀粉存在于植物中，纖維素存在于棉花、木材中，它們都是高分子化合物。蛋白質也是高分子化合物，存在于生物體內，是組成細胞的基本單位，因此，蛋白質也屬于天然有機高分子化合物。酚醛樹脂是甲醛和苯酚通過縮聚反應合成的，屬于人工合成高分子化合物，而油脂結構雖然比較復雜，但它是高級脂肪酸的甘油脂，不屬于高分子化合物。答案：AD由高聚物的結構判斷其單體丁苯橡膠具有許多優良的物理化學性能，在工業生產中具有廣泛的應用。下列為丁苯橡膠的結構簡式：分別寫出形成丁苯橡膠單體的各有機物的結構簡式：________、________、________(可不填滿，也可補充)。解析：由高聚物判斷其單體常用的方法是二四分段法：選定高聚物的結構單元，從一側開始分段，如果在結構單元的主鏈上遇到C＝C雙鍵，一般可將4個C原子為一段，其余則2個C原子為一段，從段的連接處斷開，形成雙鍵，可得單體。于是得到單體：名師點睛：由加聚反應的反應的特點可知，一個雙鍵對主鏈的貢獻僅有兩個碳原子，而兩個雙鍵(－CH＝CH－CH＝CH－)對主鏈的貢獻是四個碳原子，故在由加聚產物判斷單體時，采用的方法可以簡記為“遇雙鍵四個碳無雙鍵兩個碳”。變式訓練3．維通橡膠是一種耐油、耐高溫、耐寒性能特別好的氟橡膠。它的結構簡式為，合成它的單體是()A．氟乙烯和全氟異丙烯B．1,1―二氟乙烯和全氟丙烯C．1―三氟甲基―1,3―丁二烯D．全氟異戊二烯解析：觀察高聚物的的結構簡式，是兩種乙烯型單體共聚而成的，故單體是1,1―二氟乙烯(CH2＝CF2)和全氟丙烯(CF3CF＝CF2)。答案：B與環境有關的問題在“綠色化學工藝”中，理想狀態是反應物中的原子全部轉化為欲制得的產物，即原子利用率100%，不產生其他有毒物質，預防污染即防患于未然，從根本上消除污染。下列反應類型能體現“原子經濟性”原則的是()①置換反應②化合反應③分解反應④取代反應⑤加成反應⑥加聚反應A．①②⑤B．②⑤⑥C．只有⑤⑥D．只有④解析：高效的綠色有機合成反應應最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結合到目標分子中，如完全的加成反應、加聚反應、化合反應：A＋B===C，達到零排放。答案：B