2021年高中化学新鲁科版选择性必修3 第3章 第3节合成高分子化合物课件.ppt
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1、第3节合成高分子化合物 学习任务一高分子化合物概述学习任务一高分子化合物概述任务驱动:任务驱动:家庭中食品保存时常常使用保鲜膜,保鲜膜具有适度的透氧性和透湿度,能家庭中食品保存时常常使用保鲜膜,保鲜膜具有适度的透氧性和透湿度,能调节被保鲜品周围的氧气和水分的含量,阻隔灰尘,从而延长食品的保鲜期。调节被保鲜品周围的氧气和水分的含量,阻隔灰尘,从而延长食品的保鲜期。你知道食品保鲜膜一般使用的是哪种高分子化合物吗?你知道食品保鲜膜一般使用的是哪种高分子化合物吗?课前自主学习课前自主学习1.1.高分子化合物的概念高分子化合物的概念2.2.高分子化合物的分类高分子化合物的分类【判一判判一判】判断正误判断
2、正误(正确的打正确的打“”“”,错误的打,错误的打“”)”)。(1)(1)油脂是高级脂肪酸甘油酯,其相对分子质量较大,所以是有机高分子化合油脂是高级脂肪酸甘油酯,其相对分子质量较大,所以是有机高分子化合物。物。()提示:提示:。油脂的相对分子质量只有几百,而有机高分子化合物的相对分子质。油脂的相对分子质量只有几百,而有机高分子化合物的相对分子质量一般高达量一般高达10104 410106 6,所以油脂不是有机高分子化合物。,所以油脂不是有机高分子化合物。(2)(2)一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯,所以是纯净物,有固定的相对分子一块无色透明的塑料的成分是聚乙烯,所以是纯净物,有固定的相对分子质
3、量。质量。()提示:提示:。塑料的组成成分是聚乙烯,由于合成聚乙烯所用的乙烯分子的数目。塑料的组成成分是聚乙烯,由于合成聚乙烯所用的乙烯分子的数目不同,聚合度不同,所以塑料不是纯净物,而是混合物。不同,聚合度不同,所以塑料不是纯净物,而是混合物。学习任务二学习任务二 高分子化合物的合成高分子化合物的合成聚合反应聚合反应任务驱动:任务驱动:聚乳酸是以乳酸聚乳酸是以乳酸()()为主要原料聚合得到的聚合物,是一为主要原料聚合得到的聚合物,是一种新型的生物降解材料,由乳酸制备聚乳酸过程中发生了什么反应?种新型的生物降解材料,由乳酸制备聚乳酸过程中发生了什么反应?1.1.概念:聚合反应指的是概念:聚合反
4、应指的是_的化学反应。的化学反应。由小分子物质合成高分子化合物由小分子物质合成高分子化合物2.2.分类:分类:3.3.实例:实例:【做一做做一做】请将合成下列高分子材料所用单体的结构简式、反应类型填入相应请将合成下列高分子材料所用单体的结构简式、反应类型填入相应空格内。空格内。(1)(1)顺丁橡胶顺丁橡胶 的单体为的单体为_,反应类型为反应类型为_。提示:提示:CHCH2 2CHCHCHCHCHCH2 2加聚反应加聚反应(2)(2)的单体为的单体为_,反应类型为反应类型为_。提示:提示:H H2 2N(CHN(CH2 2)5 5COOHCOOH缩聚反应缩聚反应(3)(3)的单体为的单体为_,反
5、应类型为反应类型为_。提示:提示:缩聚反应缩聚反应学习任务三学习任务三 高分子化学反应高分子化学反应任务驱动:任务驱动:合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维合成纤维中目前产量占第一位的是聚酯纤维涤纶。其制备原理是:涤纶。其制备原理是:该反应是缩聚反应吗?该反应是缩聚反应吗?1.1.概念:有概念:有_参与的化学反应。参与的化学反应。2.2.分类:按照反应过程聚合度的变化情况,高分子化学反应可分为聚合度分类:按照反应过程聚合度的变化情况,高分子化学反应可分为聚合度_、_和和_的反应。的反应。3.3.目的:一般是为高分子带来某种特定的目的:一般是为高分子带来某种特定的_或或_,或者得到一种全新,或
6、者得到一种全新的高分子化合物。的高分子化合物。高分子化合物高分子化合物变大变大变小变小不变不变功能功能性质性质4.4.应用举例:应用举例:(1)(1)将聚丁二烯橡胶溶解在苯乙烯中,并引发苯乙烯聚合,就可以将聚苯乙烯将聚丁二烯橡胶溶解在苯乙烯中,并引发苯乙烯聚合,就可以将聚苯乙烯的分子链的分子链“接枝接枝”到聚丁二烯的分子链上,实现高分子聚合度的到聚丁二烯的分子链上,实现高分子聚合度的_,得到,得到具有高抗冲击性能的聚苯乙烯。具有高抗冲击性能的聚苯乙烯。(2)(2)降解:高分子化合物降解,发生聚合度降解:高分子化合物降解,发生聚合度_的反应。高分子材料在使用过的反应。高分子材料在使用过程中老化的
7、主要原因之一通常是高分子链发生了程中老化的主要原因之一通常是高分子链发生了_。变大变大变小变小降解降解(3)(3)聚苯乙烯的苯环上可以发生磺化反应,这一过程只是高分子链上某些原子聚苯乙烯的苯环上可以发生磺化反应,这一过程只是高分子链上某些原子或原子团的化学变化,高分子链的聚合度或原子团的化学变化,高分子链的聚合度_。化学方程式为化学方程式为 _不变不变(4)(4)合成不能直接通过小分子物质聚合得到的高分子化合物。合成不能直接通过小分子物质聚合得到的高分子化合物。如:可先制得聚醋酸乙烯酯,再使其与甲醇发生酯交换反应而间接制得聚乙如:可先制得聚醋酸乙烯酯,再使其与甲醇发生酯交换反应而间接制得聚乙烯
8、醇。烯醇。化学方程式为化学方程式为_。【判一判判一判】判断正误判断正误(正确的打正确的打“”“”,错误的打,错误的打“”)”)。(1)(1)通过高分子化学反应,可合成带有特定功能基团的新的高分子化合物。通过高分子化学反应,可合成带有特定功能基团的新的高分子化合物。()提示:提示:。高分子化学反应的目的一般是为高分子带来某种特定的功能或性。高分子化学反应的目的一般是为高分子带来某种特定的功能或性质。质。(2)(2)氨基酸反应生成多肽的过程属于高分子反应。氨基酸反应生成多肽的过程属于高分子反应。()提示:提示:。氨基酸反应是小分子化合物之间的反应,无高分子化合物参与。氨基酸反应是小分子化合物之间的
9、反应,无高分子化合物参与。(3)(3)油脂的皂化反应属于高分子反应。油脂的皂化反应属于高分子反应。()提示:提示:。油脂不是高分子化合物,皂化反应无高分子化合物参与。油脂不是高分子化合物,皂化反应无高分子化合物参与。学习任务四合成高分子材料学习任务四合成高分子材料任务驱动:任务驱动:502502瞬间强力胶是日常生活中常用的一种黏合剂,主要成分是瞬间强力胶是日常生活中常用的一种黏合剂,主要成分是-氰基丙烯酸乙氰基丙烯酸乙酯酯()(),在空气中微量水的催化下发生聚合反应,迅,在空气中微量水的催化下发生聚合反应,迅速固化而将被粘物粘牢。速固化而将被粘物粘牢。-氰基丙烯酸乙酯发生的聚合反应属于哪种聚合
10、反氰基丙烯酸乙酯发生的聚合反应属于哪种聚合反应?你能否写出聚合反应的化学方程式?应?你能否写出聚合反应的化学方程式?1.1.常见的合成高分子材料:常见的合成高分子材料:(1)(1)合成高分子材料。合成高分子材料。合成高分子材料是以合成高分子化合物为基本原料,加入适当合成高分子材料是以合成高分子化合物为基本原料,加入适当_,经过一,经过一定加工过程制成的材料。定加工过程制成的材料。(2)(2)常见的合成高分子材料常见的合成高分子材料三大合成材料三大合成材料塑料、塑料、_、_称为三大合成材料。三大合成材料的主要成分称为三大合成材料。三大合成材料的主要成分是树脂。凡人工合成的、未经加工处理的任何是树
11、脂。凡人工合成的、未经加工处理的任何_都称为树脂。塑料通常都称为树脂。塑料通常是由树脂及各种是由树脂及各种_组成的。组成的。助剂助剂合成橡胶合成橡胶合成纤维合成纤维聚合物聚合物助剂助剂涂料涂料涂料是一种涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质,起涂料是一种涂布于物体表面后能结成坚韧保护膜的物质,起_和和_内部内部物体的作用。涂料中最主要的成分是成膜物质,成膜物质一般是物体的作用。涂料中最主要的成分是成膜物质,成膜物质一般是_或或_。黏合剂黏合剂目前使用的黏合剂的主要成分是目前使用的黏合剂的主要成分是_。美化美化保护保护天然树脂天然树脂合成树脂合成树脂树脂树脂2.2.功能高分子材料功能高分子材料(
12、1)(1)功能高分子是指除了具有一般高分子的功能高分子是指除了具有一般高分子的_外,还具有特殊外,还具有特殊_、_或或_等功能的高分子。一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的等功能的高分子。一般在高分子链的主链、侧链或交联网络的内部或表面含有某种内部或表面含有某种_基团。基团。(2)(2)制备方法制备方法将功能性基团通过某种将功能性基团通过某种_或或_连接到已有的高分子中;连接到已有的高分子中;将含有功能性基团的单体进行将含有功能性基团的单体进行_。力学性能力学性能物理物理化学化学生物生物功能性功能性反应反应作用作用聚合聚合(3)(3)常用功能高分子材料分类常用功能高分子材料分类(4)(4)几
13、种常用的功能高分子材料几种常用的功能高分子材料离子交换树脂:离子交换树脂是通过普通高分子化合物的化学反应制得的,离子交换树脂:离子交换树脂是通过普通高分子化合物的化学反应制得的,最常用的树脂母体是最常用的树脂母体是_与二乙烯基苯的交联聚合物。向聚合物中引入与二乙烯基苯的交联聚合物。向聚合物中引入_、_等基团,得到酸性的阳离子交换树脂,可与等基团,得到酸性的阳离子交换树脂,可与溶液中的溶液中的_离子进行交换反应。离子进行交换反应。如果向聚合物中引入如果向聚合物中引入_等基团,则得到碱性的阴离子交换树脂,可等基团,则得到碱性的阴离子交换树脂,可与溶液中的与溶液中的_离子进行交换。离子进行交换。苯乙
14、烯苯乙烯磺酸基磺酸基(SO(SO3 3H)H)羧基羧基(COOH)(COOH)氨基氨基(NH(NH2 2)酸根酸根阳阳医用高分子医用高分子用途:医用高分子材料可用于制作医疗部件或装置,也可用于诊断治疗或代替用途:医用高分子材料可用于制作医疗部件或装置,也可用于诊断治疗或代替人体的组织和器官。人体的组织和器官。分类:按照性能分为分类:按照性能分为_型和型和_型两类。型两类。_型的医用型的医用高分子材料有可吸收缝合线、黏合剂、缓释药物等。高分子材料有可吸收缝合线、黏合剂、缓释药物等。_型的医用高型的医用高分子材料可用于制作人造血管、人造心脏、隐形眼镜等。分子材料可用于制作人造血管、人造心脏、隐形眼
15、镜等。生物可降解生物可降解非降解非降解生物可降解生物可降解生物非降解生物非降解【做一做做一做】聚丙烯酸钠、涤纶的结构简式如下:聚丙烯酸钠、涤纶的结构简式如下:合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是合成聚丙烯酸钠的单体的结构简式是_,反应类,反应类型是型是_;合成涤纶有两种单体,其中能和;合成涤纶有两种单体,其中能和NaHCONaHCO3 3反应的单体的结构简反应的单体的结构简式是式是_,其核磁共振氢谱的峰面积比是,其核磁共振氢谱的峰面积比是_。提示:提示:CHCH2 2CHCOONaCHCOONa加聚反应加聚反应 12(12(或或21)21)。聚丙烯酸钠的链节都是碳原子,此反应类型是加聚反应,其单体
16、为聚丙烯酸钠的链节都是碳原子,此反应类型是加聚反应,其单体为CHCH2 2CHCOONaCHCOONa;涤纶链节上含有其他元素,发生缩聚反应,其单体为;涤纶链节上含有其他元素,发生缩聚反应,其单体为HOCHHOCH2 2CHCH2 2OHOH和和 ,能和,能和NaHCONaHCO3 3反应的单体应含有羧反应的单体应含有羧基,为基,为 ,该有机物结构高度对称,含有,该有机物结构高度对称,含有2 2种氢原子,种氢原子,个数分别为个数分别为2 2、4 4,核磁共振氢谱峰面积比是原子个数比为,核磁共振氢谱峰面积比是原子个数比为1212或或2121。课堂合作探究课堂合作探究探究任务一探究任务一 加聚反应
17、和缩聚反应加聚反应和缩聚反应【科技情境科技情境】“喷水溶液法喷水溶液法”是一种使沙漠变绿洲的新技术,它先是在沙漠中喷洒一定量的是一种使沙漠变绿洲的新技术,它先是在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液,水溶液中的高分子与沙土粒子结合,在地表下聚丙烯酸酯水溶液,水溶液中的高分子与沙土粒子结合,在地表下303050 cm50 cm处形成一个厚处形成一个厚0.5 cm0.5 cm的隔水层,既能阻止地下的盐分上升,又有拦截、蓄积的隔水层,既能阻止地下的盐分上升,又有拦截、蓄积雨水的作用。雨水的作用。【问题探究问题探究】1.1.聚丙烯酸酯有没有固定的熔沸点?聚丙烯酸酯有没有固定的熔沸点?提示:提示:聚丙烯酸
18、酯属于混合物,没有固定的熔沸点。聚丙烯酸酯属于混合物,没有固定的熔沸点。2.2.合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应还是缩聚反应?合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应还是缩聚反应?提示:提示:聚丙烯酸酯的单体为丙烯酸酯,结构简式为聚丙烯酸酯的单体为丙烯酸酯,结构简式为CHCH2 2CHCOORCHCOOR,合成聚丙烯,合成聚丙烯酸酯的反应属于加聚反应。酸酯的反应属于加聚反应。3.3.写出合成聚丙烯酸酯的化学反应。写出合成聚丙烯酸酯的化学反应。提示:提示:【探究总结探究总结】1.1.加聚反应和缩聚反应的比较:加聚反应和缩聚反应的比较:加聚反应加聚反应缩聚反应缩聚反应单体结构单体结构单体必须是含有双键等不
19、饱单体必须是含有双键等不饱和键的化合物和键的化合物(如乙烯、氯如乙烯、氯乙烯、丙烯腈等乙烯、丙烯腈等)单体为含有两个或两个以上单体为含有两个或两个以上的官能团的官能团(如如OHOH、COOHCOOH、NHNH2 2、XX等等)的化的化合物合物反应机理反应机理反应发生在不饱和键上反应发生在不饱和键上反应发生在官能团之间反应发生在官能团之间聚合方式聚合方式通过不饱和键上的加成连接通过不饱和键上的加成连接通过缩合脱去小分子而连接通过缩合脱去小分子而连接加聚反应加聚反应缩聚反应缩聚反应反应特点反应特点只生成高聚物,没有副产只生成高聚物,没有副产物产生物产生生成高聚物的同时,还有生成高聚物的同时,还有小
20、分子副产物生成小分子副产物生成(如如H H2 2O O、NHNH3 3、HCl)HCl)聚合物化聚合物化学组成学组成所得高聚物的化学组成跟所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成相同单体的化学组成相同所得高聚物的化学组成跟所得高聚物的化学组成跟单体的化学组成不同单体的化学组成不同2.2.加聚反应的常见类型:加聚反应的常见类型:(1)(1)单烯自聚型:分子内含有一个单烯自聚型:分子内含有一个 的烯烃及其衍生物发生的加聚反的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如应。如(2)(2)二烯自聚型:分子内具有共轭双键二烯自聚型:分子内具有共轭双键()()的烯烃及其衍生物的烯烃及其衍生物发生的加聚反应。如发生的加聚反
21、应。如(3)(3)两种及两种以上的单体共聚型:单体的双键彼此断开,相互连接形成高聚两种及两种以上的单体共聚型:单体的双键彼此断开,相互连接形成高聚物。物。3.3.缩聚反应的常见类型:缩聚反应的常见类型:(1)(1)酸与醇缩聚酸与醇缩聚(2)(2)氨基酸缩聚氨基酸缩聚(3)(3)羟基酸缩聚羟基酸缩聚(4)(4)酚醛缩聚酚醛缩聚【方法规律方法规律】加聚反应和缩聚反应的区别与判断加聚反应和缩聚反应的区别与判断加聚反应和缩聚反应区分时主要是通过反应的产物情况进行分析,加聚反应的加聚反应和缩聚反应区分时主要是通过反应的产物情况进行分析,加聚反应的产物往往只有一种表示形式即只生成高聚物;缩聚反应的产物除了
22、生成高聚物产物往往只有一种表示形式即只生成高聚物;缩聚反应的产物除了生成高聚物之外,还有小分子物质生成。之外,还有小分子物质生成。【补偿训练补偿训练】(2019(2019石家庄高二检测石家庄高二检测)聚氨酯在日常生活中的应用广泛,如家具中的油漆和聚氨酯在日常生活中的应用广泛,如家具中的油漆和涂料,家用电器中的冰箱和冷柜,建筑业中的屋顶防水保温层和内外墙涂料等。涂料,家用电器中的冰箱和冷柜,建筑业中的屋顶防水保温层和内外墙涂料等。聚氨酯是主链含有聚氨酯是主链含有NHCOONHCOO重复单元的一类新型高分子化合物,其单体是二重复单元的一类新型高分子化合物,其单体是二异氰酸酯异氰酸酯(如如O OC
23、CNRNNRNC CO)O)和二元醇和二元醇(如如HOROH)HOROH)。聚氨酯结构简式为聚氨酯结构简式为(1)(1)由上述二异氰酸酯和二元醇合成高聚物的反应属于由上述二异氰酸酯和二元醇合成高聚物的反应属于_反应反应(填填“加聚加聚”或或“缩聚缩聚”)。(2)(2)写出由写出由2 2,6-6-甲基苯二异氰酸酯甲基苯二异氰酸酯()()和和1 1,3-3-丙二醇为单体生成高聚物的化学方程式:丙二醇为单体生成高聚物的化学方程式:_。【解题指南解题指南】解答本题需注意以下两点:解答本题需注意以下两点:(1)(1)单体二异氰酸酯中含有碳氮双键。单体二异氰酸酯中含有碳氮双键。(2)(2)加聚反应的生成物
24、只有高分子。加聚反应的生成物只有高分子。【解析解析】根据二异氰酸酯根据二异氰酸酯(如如O OC CNRNNRNC CO)O)和二元醇和二元醇(如如HOROH)HOROH)反反应的产物分析,反应过程中二异氰酸酯中碳氮键断裂,二元醇羟基中氢氧键断应的产物分析,反应过程中二异氰酸酯中碳氮键断裂,二元醇羟基中氢氧键断裂,然后分别连接得产物,因此从反应的过程上分析该反应类型属于加聚反应。裂,然后分别连接得产物,因此从反应的过程上分析该反应类型属于加聚反应。答案:答案:(1)(1)加聚加聚【规律方法规律方法】加聚产物的书写加聚产物的书写加聚反应本质上是加成反应,在书写加聚产物时要把原来不饱和碳上的原子或加
25、聚反应本质上是加成反应,在书写加聚产物时要把原来不饱和碳上的原子或原子团看作支链,写在主链的垂直位置上。如:原子团看作支链,写在主链的垂直位置上。如:【探究训练探究训练】1.1.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、色泽亮丽等优点。聚丙烯酸酯的结构简式为老化、耐擦洗、色泽亮丽等优点。聚丙烯酸酯的结构简式为 ,它属于,它属于()无机化合物有机化合物高分子化合物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离子化合物共价化合物A.A.B.B.C.C.D.D.【解析解析】选选C C。聚丙
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