第五章高分子材料混合与制备
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一、选择题1.下列塑料的合成中,发生的化学反应类型与其它三种不同的是A.聚乙炔塑料B.聚氯乙烯塑料C.酚醛塑料D.聚苯乙烯塑料答案:C【分析】根据加聚和缩聚反应的特点进行判断反应类型,或者用生成物的种类判断,或者用单体的官能团判断能发生的反应类型。
解析:A.聚乙炔是由乙炔发生加聚反应合成;B.聚氯乙烯塑料是由氯乙烯发生加聚反应合成;C.酚醛塑料是由苯酚和甲醛发生缩聚反应合成;D.聚苯乙烯塑料是由苯乙烯发生加聚反应合成;故不同的反应类型是缩聚反应,故选答案C。
【点睛】根据反应单体的官能团判断反应类型。
2.乳酸的结构简式为,在一定条件下,得到聚乳酸(PLA),下列说法不正确的是A.1mol乳酸分子与Na充分反应,可产生1molH2B.PLA的链节为C.PLA可以被微生物降解为CO2和H2O,是公认的环保材料D.PLA通常是在乳酸杆菌作用下由淀粉发酵转化为乳酸,再将乳酸加聚制得答案:D解析:A.由乳酸的结构简式可知,1mol乳酸含有1mol羧基和1mol羟基,故1mol乳酸分子与Na充分反应,可产生1molH2,A正确;B.乳酸生成聚乳酸是发生酯化反应缩聚而成,酯化反应的机理为酸脱羟基醇脱氢,故PLA的链节为,B正确;C.PLA为聚乳酸,分子中含有C、H、O三种元素,含酯基,故可先降解为乳酸,再可以被微生物降解为CO2和H2O,是公认的环保材料,C正确;D.PLA通常是在乳酸杆菌作用下由淀粉发酵转化为乳酸,乳酸形成聚乳酸是缩聚反应,而不是加聚反应,D错误;故答案为:D。
3.下列说法正确的是A.聚碳酸酯可通过缩聚反应制得B.合成高聚物的单体一共有三种C.的单体不能发生银镜反应D.1 mol最多与7 mol H2加成答案:A解析:A.聚碳酸酯可通过缩聚反应制得,A正确;B.合成高聚物的单体一共有2种,单体为:CH2=CH-CH=CH2和,故B错误;C.合成酚醛树脂的单体为苯酚和甲醛,甲醛能发生银镜反应,C错误;D.1 mol,一个链节与7 个H2发生加成,1mol中含有n mol链节,需要7n mol H2,D错误;故选A。
一、有机高分子化合物1.概念由许多低分子化合物以共价键结合成的,相对分子质量很大(通常在104以上)的一类化合物。
2.基本概念单体—能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物↓聚合高聚物—由单体聚合而成的相对分子质量较大的化合物↓单元链节—高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位,也称重复结构单元↓数目聚合度—高分子链中含有链节的数目,通常用n表示例如:【归纳总结】有机高分子化合物与低分子有机物的区别有机高分子化合物低分子有机物相对分子质量高达10 000以上 1 000以下相对分子质量的数值平均值明确数值分子的基本结构若干重复结构单元组成单一分子结构性质物理、化学性质有较大差别二、合成高分子化合物的基本反应类型 1.加成聚合反应(加聚反应) (1)概念由含有不饱和键的化合物分子以加成反应的形式结合成高分子化合物的反应。
(2)加聚反应的特点①单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(例如:烯、二烯、炔、醛等)。
①反应只生成高聚物,没有副产物产生。
①聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。
①聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。
(3)常见的加聚反应 ①丙烯的加聚: n CH 2==CH—CH 3―――→催化剂。
①1,3-丁二烯的加聚:n CH 2==CH—CH==CH 2――→催化剂CH 2—CH==CH—CH 2。
2.缩合聚合反应(缩聚反应) (1)概念有机小分子单体间反应生成高分子化合物,同时生成小分子化合物的反应。
(2)缩聚反应的特点①单体分子中至少含有两个官能团(如—OH 、—COOH 、—NH 2、—X 等)。
①缩聚反应生成聚合物的同时,还有小分子副产物(如H 2O 、NH 3、HCl 等)生成。
①所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同。
①缩聚物结构简式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。
如:(3)常见的缩聚反应 ①羟基酸缩聚如HOCH 2COOH 的缩聚: n HOCH 2COOH 催化剂①+(n -1)H 2O 。
高中化学选修五第五章第一节合成高分子化合物的基本方法合成高分子化合物是化学领域的一个重要研究方向。
高分子化合物广泛应用于塑料制品、纤维材料、涂料、胶粘剂、医药材料等领域。
本文将介绍合成高分子化合物的基本方法。
一、聚合反应是合成高分子化合物的主要方法之一、聚合反应是指将单体分子在一定条件下发生共价键的形成,形成线性、支化、交联或三维网络结构的高分子化合物。
聚合反应包括链聚合、开环聚合和交联聚合等。
1.链聚合是最常用的聚合反应之一,通过单体分子上的反应中心引发聚合链的生长。
链聚合反应有自由基聚合、阴离子聚合和阳离子聚合等。
自由基聚合反应广泛应用于合成塑料和橡胶,而阴离子聚合反应常用于制备高分子材料。
2.开环聚合是通过单体分子的环状结构反应性上的开环产生线性链的聚合过程。
开环聚合反应包括环氧树脂聚合、环丁烷聚合等。
3.交联聚合是通过在聚合过程中引入交叉链接结构,在高分子材料中形成三维网络结构。
交联聚合反应主要包括热交联反应和辐射交联反应等。
二、缩聚反应是合成高分子化合物的另一种方法。
缩聚反应是指通过两个或多个单体分子间的反应生成高分子化合物。
缩聚反应通常是通过脱水或脱溴等反应,在单体分子之间形成共价键。
缩聚反应主要包括酯化反应、酰胺化反应、缩醛反应等。
缩聚反应可选择性强,可以合成不同结构、性质和用途的高分子化合物。
三、改变分子结构的方法也是合成高分子化合物的重要手段。
改变分子结构可以通过引入官能团或交联剂等方式实现。
引入官能团可以改变分子的相容性、热稳定性、力学性能等。
交联剂可以引入交联结构,增强高分子材料的耐热性、耐溶剂性和力学性能等。
四、模板聚合是一种特殊的方法,它可以通过模板分子的存在,控制高分子聚合的反应过程和产物的结构。
模板聚合可以合成具有特殊功能和结构的高分子材料,如分子印迹聚合物和电导聚合物。
综上所述,合成高分子化合物的基本方法包括聚合反应、缩聚反应、改变分子结构的方法和模板聚合等。
这些方法具有一定的选择性和可控性,可以合成不同结构和性质的高分子化合物,广泛应用于材料科学、医学和工业领域。
第五章进入合成有机高分子化合物的时代第一节合成高分子化合物的基本方法一、教材分析:本节首先用乙烯聚合反应说明加成聚合反应,用乙二酸与乙二醇生成聚酯说明缩合聚合反应,不介绍具体条件,只介绍加聚与缩聚反应的一般特点,并借此提出单体、链节、聚合度等概念,要求学生能识别加聚反应与缩聚反应的单体,利用“学与问”“思考与交流”等栏目,初步学会有简单的单体写出聚合反应的方程式及聚合物的结构式。
本节是在以学科知识逻辑体系(按有机化合物分类、命名、分子结构特点、主要化学性质进行编写)为主线,和以科学方法逻辑发展为主线(先介绍研究有机化合物的一般步骤和方法,然后是有机合成,再是合成有机高分子的基本方法),不断深入认识有机化合物后,进一步了解合成有机高分子化合物的基本方法。
明显看出是在第三章第四节“有机合成”的基础上延伸而来,学习本节后将有利于学生理解和掌握高分子材料的制取和性质。
二、教学目标1、知识目标:(1)能举例说明合成高分子化合物的组成与结构特点;(2)能依据简单合成高分子化合物的结构分析其链节和单体;(3)学会由简单的单体写出聚合反应方程式(4)能说出加聚反应和缩聚反应的特点。
2、能力目标:了解高分子化合物合成的基本方法。
3、情感、态度和价值观使学生感受到,掌握了有机高分子化合物的合成原理,人类是可以通过有机合成不断合成原来自然界不存在的物质,从而为不断提高人类生活水平提供物质基础。
三、教学重点难点重点:加聚反应和缩聚反应的特点;能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构简式。
难点:用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构简式;用简单的聚合物结构式分析出单体。
四、学情分析:本节课建立在已学习了有机物的加成反应和常见酯化反应的基础上,对有机化学反应的进一步学习深化,通过生活中、生产中的常见物质多为通过加聚、缩聚反应得到且应用广泛,从而激发学生的学习兴趣,让学生积极踊跃参与课堂,是探究能充分开展的优越条件,通过一系列有梯度、有思维含量的问题进行引导,最终能达到让学生自己得出答案的,获得探索后取得成果的快乐感受。
高分子材料加工工艺第一章绪论1.材料的四要素是什么?答:材料的四要素是:材料的制备(加工)、材料的结构、材料的性能和材料的使用性能。
2.什么是工程塑料?区分“通用塑料”和“工程塑料”,“热塑性塑料”和“热固性塑料”。
答:按用途和性能分,又可将塑料分为通用塑料和工程塑料。
工程塑料是指拉伸强度大于50MPa,冲击强度大于6kJ/m2,长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀性优良等的、可替代金属用作结构件的塑料。
但这种分类并不十分严格,随着通用塑料工程化(亦称优质化)技术的进展,通过改性或合金化的通用塑料,已可在某些应用领域替代工程塑料。
热塑性塑料一般是线型高分子,在溶剂可溶,受热软化、熔融、可塑制成一定形状,冷却后固化定型;当再次受热,仍可软化、熔融,反复多次加工。
热固性塑料一般由线型分子变为体型分子,在溶剂中不能溶解,未成型前受热软化、熔融,可塑制成一定形状,在热或固化剂作用下,一次硬化成型;一当成型后,再次受热不熔融,达到一定温度分解破坏,不能反复加工。
3.与其它材料相比,高分子材料具有那些特征(以塑料为例)?答:与其他材料相比,高分子材料有以下特性(以塑料为例)。
(1)质轻。
(2)拉伸强度和拉伸模量较低,韧性较优良。
(3)传热系数小,可用作优良的绝热材料。
(4)电气绝缘性优良。
(5)成型加工性优良。
(6)减震、消音性能良好。
(7)某些塑料具有优良的减磨、耐磨和自润滑性能。
(8)耐腐蚀性能优良。
(9)透光性良好可作透明或半透明材料。
(10)着色性良好。
(11)可赋予各种特殊的功能如透气性、难燃性、粘结性、离子交换性、生物降解性以及光、热、电、磁等各种特殊性能。
(12)使用过程中易产生蠕变、疲劳、冷流、结晶等现象,长期使用性能较差。
(13)热膨胀系数大。
(14)耐热性(熔点、玻璃化转变温度)较低,使用温度不高。
(15)易燃烧。
4.获取高分子的手段有那些?答:高分子化合物的制造:获取高分子化合物的方法大致可分为三种;聚合反应、利用高分子反向和复合化。
一、选择题1.高分子P是一种聚酰胺纤维,广泛用于各种刹车片,合成路线如图所示,下列说法正确的是A.化合物A的核磁共振氢谱有三组峰B.化合物B与乙二酸互为同系物C H N D.高分子P含有三种官能团C.化合物C的分子式为6102答案:D解析:A.由高分子P倒推,B为对苯二甲酸,A氧化生成B,则A为对二甲苯,结构对称,只有2种等效氢,所以核磁共振氢谱有二组峰,故A错误;B.化合物B为对苯二甲酸,分子中含有苯环,乙二酸分子中不含苯环,二者结构不相似,且二者分子组成不相差整数个CH2原子团,不互为同系物,故B错误;C H N,故C错误;C.对硝基苯胺被还原为对苯二胺,则C为对苯二胺,分子式为862D.由高分子P结构简式可知,分子中含有肽键、羧基、氨基三种官能团,故D正确;答案选D。
2.中国科学家率先合成出可降解塑料:聚二氧化碳,对其判断合理的是CO不同B.属于纯净物A.含碳量与2C.会产生白色污染D.结构可表示为答案:D解析:A.聚二氧化碳是通过二氧化碳加聚反应得到的,其含碳量与二氧化碳相同,A项错误;B.聚二氧化碳属于高聚物,是混合物,B项错误;C.聚二氧化碳是降解塑料,可以降解不会产生白色污染,C项错误;D.聚二氧化碳是通过二氧化碳加聚反应得到的,结构可表示为,D项正确;答案选D。
3.顺-1,4-聚异戊二烯,又称“天然橡胶”。
合成顺式聚异戊二烯的部分流程如图。
下列说法正确的是23Al O ①Δ−−−→N 催化剂Δ−−−−−→顺式聚异戊二烯 A .N 是顺式异戊二烯B .M 存在顺反异构体C .N 分子中最多有10个原子共平面D .顺式聚异戊二烯的结构简式为答案:D解析:A .N 发生缩聚反应生成顺式聚异戊二烯,则N 为异戊二烯,不存在顺反异构,故A 错误;B .双键上存在同一碳原子连接2个氢原子,则M 不存在顺反异构体,故B 错误;C .N 为异戊二烯,碳碳双键为平面结构,旋转碳碳单键可以使碳碳双键形成的2个平面重合,甲基是四面体结构,可以使甲基中1个氢原子处于平面内,因此分子中最多有11个原子共面,故C 错误;D .两个相同原子或基团在双键同一侧的为顺式异构体,故顺式聚异戊二烯的结构简式为,故D 正确;故选D 。
CH2CH CH CH2nCH2CH2CH2CHCH3第五章合成高分子一、加成聚合反应(一)高分子的相关概念1、高分子的分类(1)天然高分子一淀粉、纤维素、蛋白质、天然橡胶等(2)合成高分子一塑料、合成纤维、合成橡胶等2、高分子与低分子的区别与联系高分子低分子相对分子质量通常在104以上一般在1000以下相对分子质量数值平均值具有明确的数值分子的基本结构由若干个重复结构单元组成单一分子结构性质在物理、化学性质上有较大的差别联系有机高分子是由低分子有机物经聚合反应得到的3、合成高分子的基本方法(1)加成聚合反应——一般是含有双键的烯类单体发生的聚合反应(2)缩合聚合反应——一般是含有两个(或两个以上)官能团的单体之间发生的聚合反应(二)加聚反应1、特点(1)单体必须是含有双键、三键等不饱和键的化合物(如烯烃、二烯烃、炔烃、醛等)(2)加聚反应发生在不饱和键上(3)无副产物产生,聚合物链节的化学组成与单体的化学组成相同(4)加聚反应生成的聚合物的平均相对分子质量为单体的相对分子质量的整数倍。
2、种类(1)烯烃的均聚反应:乙烯的加聚反应:(2)二烯烃的均聚反应:1,3丁二烯的加聚反应:nCH2=CH-CH=CH2−−−→催化剂“破两头移中间”(3)共聚反应:由两种或两种以上单体发生的加聚反应①烯烃的共聚反应:乙烯和丙烯的共聚反应:nCH2=CH2+nCH2=CH-CH3−−−→催化剂(或②烯烃与二烯烃的共聚反应:乙烯和1,3丁二烯的共聚反应:CH 2-CH 2-CH 2-CH=CH-CH2n催化剂催化剂催化剂 △nCH 2=CH 2+ nCH 2=CH-CH=CH 2−−−→催化剂(4)碳碳三键的加聚反应:乙炔的加聚反应:(三)由聚合物推单体:“无双键, 两 碳拆;有双键, 四 碳拆,单双键 互换 ” 1、若链节的主链上只有C-C ,则 2 个C 一起拆,单键变 双 键。
2、若链节的主链上有C=C ,则 4 个C 一起拆,单双键 互换 。