人教化学选修5第五章第三节功能高分子材料.ppt

,1.知道功能高分子材料的分类，能举例说明其在生产生活、高新技术领域中的应用。2.知道复合材料的组成特点，能举例说明常见复合材料的应用。3.体验化学科学的进步与材料科学发展的联系，能科学评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。,复合材料和功能高分子材料的比较,功能高分子材料和复合材料的比较,(1)复合材料是由两种或多种材料合成的性能优异的材料，并不一定是高分子合成材料，如复合材料硼纤维、碳纤维等。(2)复合材料主要集中了组成它的几种材料的优异性能，应用更加广泛，但其性能并不等于组成它的材料的性能之和。,【典例】(2011南京高二检测)碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料，其强度比钢铁材料大而密度比铝小。据报道，每架波音767飞机使用了1吨碳纤维材料，而一种新型的波音757飞机使用了9吨以上的碳纤维。制取碳纤维的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体中进行高温处理而获得，这种碳纤维的结构可表示如下：,(1)构成这种碳纤维的元素是_，其原子个数比为_。(2)用乙炔和HCN为原料合成这种碳纤维的流程可表示如下：用化学方程式表示以下过程：CHCH与HCN反应_；AB_。,【思路点拨】解答本题要注意以下两点：,【自主解答】碳纤维材料是一种重要的新型复合材料，题目已知给出这种碳纤维是将聚丙烯腈经高温处理而得，聚丙烯腈的结构为，注意到题给出的碳纤维的结构，可以将聚丙烯腈结构写为：其中CN的结构为CN。这种变换写法是解答本题的关键一步，根据生产流程所示，聚,丙烯腈经两步反应获得碳纤维，第一步高温处理，应是在上述结构的基础上将氰基CN中的三键打开重新结合构成环状结构，即生成C，C在催化剂的作用下脱氢，在C中环状结构的CH2与 上各脱去一个氢原子而形成 结构，从而形成碳纤维。显然，在CH2上脱去一个氢原子后，还有一个氢原子，所以可知这种碳纤,维由C、H、N三种元素构成，考查其中的一个基本结构单元，可看出C、H、N三种原子的个数比应为311。,答案：(1)C、H、N 311(2)CHCHHCN CH2CHCNnCH2CH-CN,【互动探究】(1)如何由有机物的键线式结构书写该有机物的化学式？(2)CHCH与HCN反应、AB的反应的反应类型各是什么？提示：(1)键线式结构中线段的端头和交点处是碳原子，碳原子成四个共价键，不足四键的用氢原子补足；氮原子成三个共价键，不足三键的用氢原子补齐。(2)加成反应和加聚反应。,【规律方法】有机合成遵循的原则(1)起始原料要廉价、易得、无毒、低污染，通常使用4个碳以下的单官能团化合物。(2)尽量选择步骤少的合成路线。合成路线要符合绿色、环保的要求。合成路线要最大限度地利用原料分子中的每一个原子，尽量做到零排放。(3)有机合成反应要操作简单、条件温和、耗能低、易实现。(4)设计合成路线时要按照一定的反应顺序和规律引入官能团，掌握正确的思维方法。,【变式训练】J是一种高分子聚合物，它的合成路线可设计成如图所示，其中A的氧化产物不能发生银镜反应：,试写出：(1)反应类型：a_、b_、p_。(2)结构简式：F_、H_。(3)化学反应方程式：DE_，E+KJ_。【解析】解答本题的思路是由J的结构简式，用半键法推断单体，由物质的结构性质通过正向思维和逆向思维进行分析。,答案：(1)加成反应 消去反应 水解反应(或取代反应),功能高分子材料,1.功能高分子材料的品种与分类,2.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。高分子分离膜的工业应用,(2)医用高分子材料：性能：优异的生物相溶性；很高的机械性能。应用：制作人体的皮肤、骨骼、眼、喉、心、肺、肝、肾等各种人造器官。,橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为增加橡胶的功能，防止老化；高吸水性树脂将线型结构连接为体型结构可使它既吸水又不溶于水。,【典例】(2011厦门高二检测)关于功能高分子材料的下列说法中，不正确的是A离子交换树脂主要用于分离和提纯，如硬水的软化、回收工业废水中的金属等B婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂C导电塑料应用于电子工业，可用来制造电子器件D医用高分子材料制成的人造器官都受到人体的排斥作用，难以达到与生物相容的程度,【思路点拨】解答本题应注意以下两点：,【自主解答】选D。医用高分子材料制成的人造器官具有优异的生物相容性，不会受到人体的排斥作用。,【互动探究】(1)制造婴儿用的“尿不湿”的材料是什么？写出结构简式。(2)医用高分子材料应该满足什么条件？提示：(1)吸水性能良好的聚丙烯酸钠(2)无毒，且是化学惰性的；与人体组织和血液相容性好；具有较高的机械性能；容易制备、纯化、加工和消毒。,【规律方法】功能高分子材料的制备方法功能高分子材料的制备一般是指通过物理或化学方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型：(1)功能性小分子的高分子化功能性小分子单体直接发生聚合反应；功能性小分子固定在骨架材料上。(2)大分子材料的功能化(3)已有的功能高分子材料的功能扩展利用化学反应将活性功能基引入聚合物骨架；功能性小分子与聚合物共混。,【变式训练】(2011济南高二检测)下列说法不正确的是()A探究某种新型高分子材料时，需要研究分子结构与功能之间的关系B三大支柱产业为能源、材料和信息工程C带有强亲水性原子团的化合物共聚可以得到强亲水性高聚物D具有网状结构的物质具有强吸水性,【解析】选D。结构决定性质，如果具有网状结构的物质没有吸水性原子团，该聚合物也没有强吸水性。,【典例】下列材料中，属于功能高分子材料的是高分子膜 生物高分子材料导电高分子材料 离子交换树脂医用高分子材料 高吸水性树脂有机玻璃 隐身材料合成橡胶 液晶材料ABC全部D【易错选项】C,【易错剖析】(1)易错选项分析易错选C的原因是将传统材料与新型材料混淆。常用功能高分子材料包括高分子膜、医用高分子材料、高吸水性树脂、离子交换树脂、光敏高分子材料、导电高分子材料、生物高分子材料、高分子催化剂和试剂等。有机玻璃和合成橡胶属于传统合成材料，不属于新型有机高分子材料。,(2)其他错误选项分析【标准答案】D,1复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因在于()A复合材料的使用可以使导弹承受超高温的变化B复合材料的使用可以使导弹的质量减轻C复合材料的使用可以使导弹能承受超高强度的变化D复合材料的使用可以使导弹能承受温度的剧烈变化【解析】选B。导弹的壳体大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，之所以能提高射程是利用了其密度小、质量轻的特点。,2(2011苏州高二检测)高分子分离膜可以有选择地让某些物质通过而将另一些物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是()A分离工业废水，回收废液中的有用成分B将化学能转换成电能，将热能转换成电能C食品工业中，浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒D海水淡化,【解析】选B。高分子分离膜的特点是能够有选择地让某些物质通过，而把另一些物质分离掉。主要应用于生活污水、工业废水等废液处理和海水淡化工程等；而将化学能转换成电能是传感膜的应用，把热能转换成电能是热电膜的应用。,3.下列说法中不正确的是()A.玻璃钢是以玻璃纤维为增强体，合成树脂为基体的复合材料B.飞机机身的复合材料大多数是以金属为增强体，纤维为基体的复合材料C.制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入碳纤维素作增强体D.航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的【解析】选B。飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体，金属为基体的复合材料，B项中将基体和增强体颠倒了。,4.高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化，下列材料不属于功能高分子材料的是()A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料B.用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅C.用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂D.能导电的聚乙炔,【解答】选B。B项中半导体材料单晶硅，属于传统的无机非金属材料。A项中光敏高分子材料、C项中高吸水性树脂、D项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。,5(2011镇江高二检测)聚丙烯酸酯类涂料是目前市场上流行的墙面涂料之一，它具有弹性好、不易老化、耐擦洗、色泽亮丽等特点。下面是聚丙烯酸酯类的结构简式，它属于()无机化合物 有机化合物 高分子化合物离子化合物 共价化合物ABCD,【解析】选C。聚丙烯酸酯类是由丙烯酸酯经加聚反应得到的：所以，聚丙烯酸酯类属于有机化合物、高分子化合物、共价化合物。,6.化合物C和E都是医用功能高分子材料，且有相同的元素百分组成，均可由化合物A(C4H8O3)制得，如图所示，B和D互为同分异构体。,(1)试写出以下的化学方程式：AD：_；BC：_。(2)反应类型AB_；BC_；AE_。(3)E的结构简式_。(4)A的同分异构体(同类别且有支链)的结构简式：_、_。,【解析】由题目给定条件“A分子式为C4H8O3，具有酸性”知A分子中应有一个COOH，且除“CO”外再无双键。又A可以发生消去反应生成B，也可以脱去一分子H2O形成五元环状化合物，则A在4号位C上有一个羟基。则A的结构简式为。,答案：(1)(2)消去反应 加聚反应 缩聚反应(3),聚乳酸 是一种新型可生物降解的高分子材料，主要用于制造可降解纤维、可降解塑料和医用材料。它以淀粉为原料，先水解为葡萄糖，再在乳酸菌的作用下将葡萄糖转变为乳酸()，乳酸在催化剂作用下聚合成聚乳酸。聚乳酸材料废弃后，先水解成乳酸，乳酸在微生物的作用下分解为CO2和H2O。,【探究】1.试写出由淀粉制备聚乳酸的化学方程式。提示：,2.试写出由聚乳酸降解为CO2和H2O的化学方程式。提示：,3.试从生物学物质循环的角度解释：利用乳酸合成高分子材料对环境有什么重要意义？提示：淀粉通过植物的光合作用由二氧化碳和水合成，再经微生物发酵生成乳酸。因乳酸的生成来自于天然，用乳酸合成的高分子材料又可以最终降解成为二氧化碳和水，回归自然，故利用乳酸合成高分子材料，利于环保。,4.乳酸可以与精制铁粉制备一种药物，反应式为：2CH3CH(OH)COOH+FeCH3CH(OH)COO2Fe+H2药物乳酸亚铁可以治疗什么病？提示：缺铁性贫血。,5.用乳酸聚合的纤维材料非常适合于做手术缝合线，尤其是在做人体内部器官的手术时使用。试分析其中的原因？提示：聚乳酸本身对人体无毒，在体内可以水解成乳酸，最后降解成二氧化碳和水，通过人体的呼吸和排泄系统而被自动排出体外，故不需要二次开刀拆线，使其作为人体内部器官的手术缝合线具有独一无二的优越性。,Thank you!,