高中化學(xué) 第5章 進(jìn)入合成有機(jī)高分子化合物的時(shí)代 第3節(jié) 功能高分子材料課后素養(yǎng)演練 新人教版選修5

功能高分子材料 基 礎(chǔ) 鞏 固 一、選擇題 1．下列材料屬于新型高分子材料的是(　　B　　) A．合成橡膠__ B．高分子分離膜 C．黏合劑 D．涂料 解析：合成橡膠、黏合劑、涂料等屬于傳統(tǒng)高分子材料。 2．下列有關(guān)新型高分子材料應(yīng)用的說(shuō)法不正確的是(　　C　　) A．高分子膜利用其選擇性透過(guò)能力，可用于海水淡化、污染控制、物質(zhì)制取與回收等方面 B．作為醫(yī)用高分子材料制人造器官，必須考慮其與人體的相容性和機(jī)械性能 C．新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子，具有與水生成易揮發(fā)物質(zhì)的特性，所以稱(chēng)為“尿不濕” D．新材料研究正向智能化、高功能的方向發(fā)展 解析：“尿不濕”的主要成分為高吸水性樹(shù)脂，其特點(diǎn)是既能吸水，又能保水，與水不生成易揮發(fā)物。 3．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　B　　) A．玻璃鋼是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料、合成樹(shù)脂為基體的復(fù)合材料 B．飛機(jī)機(jī)身的復(fù)合材料大多是以金屬為增強(qiáng)體、纖維為基體的復(fù)合材料 C．制造網(wǎng)球拍用的復(fù)合材料是在合成樹(shù)脂的基體中加入了碳纖維作增強(qiáng)材料 D．航天飛機(jī)機(jī)身使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復(fù)合而成的材料制成的 解析：飛機(jī)機(jī)身的復(fù)合材料大多是以纖維為增強(qiáng)材料，金屬為基體的復(fù)合材料，B項(xiàng)中將基體與增強(qiáng)材料顛倒了。 4．(2016綿陽(yáng)高二檢測(cè))角膜接觸鏡俗稱(chēng)隱形眼鏡，其性能要有良好的透氣性和親水性，目前大量使用的軟性隱形眼鏡常用材料是(　　C　　) A．聚乙烯 B．聚氯乙烯 C． D． 5．(2016荊州高二檢測(cè))復(fù)合材料的使用使導(dǎo)彈的射程有了很大的提高，其主要原因在于(　　B　　) A．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈能經(jīng)受超高溫的變化 B．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈的質(zhì)量減輕 C．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈承受超高強(qiáng)度的變化 D．復(fù)合材料的使用可以使導(dǎo)彈承受溫度的劇烈變化 6．(2016淮南高二檢測(cè))宇航員在升空、返回或遇到緊急情況時(shí)，必須穿上10千克重的艙內(nèi)航天服，“神七”宇航員所穿艙內(nèi)航天服是由我國(guó)科學(xué)家近年來(lái)研制的新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料做成，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復(fù)合而成的，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　B　　) A．它耐高溫、抗氧化 B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆 C．它沒(méi)有固定熔點(diǎn) D．它是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料 二、非選擇題 7．感光性高分子又稱(chēng)為“光敏性高分子”，是一種在彩電熒光屏及大規(guī)模集成電路制造中應(yīng)用較為廣泛的新型高分子材料，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 試回答下列問(wèn)題： (1)在一定條件下，該高聚物可以發(fā)生的反應(yīng)有__①②⑤__(填編號(hào))。 ①加成反應(yīng)　②水解反應(yīng)?、巯シ磻?yīng)?、荃セ磻?yīng) ⑤鹵代反應(yīng) (2)該高聚物在催化劑的作用下，水解后得到的相對(duì)分子質(zhì)量較小的產(chǎn)物為A，則： ①A的分子式是__C9H8O2__；②A在一定條件下與乙醇發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為?。獵2H5OH＋H2O　；③A的同分異構(gòu)體有多種，其中含有苯環(huán)、—COO—和C===C，且苯環(huán)上有兩個(gè)對(duì)位取代基的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。 解析：根據(jù)高聚物的結(jié)構(gòu)中所含有的官能團(tuán)確定其可發(fā)生反應(yīng)的類(lèi)型以及所得產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。由于高聚物中含有碳碳雙鍵，可以發(fā)生加成；含有苯基，可以發(fā)生鹵代反應(yīng)；含有酯基，所以可以發(fā)生水解反應(yīng)，水解后得到和；所以A為，與乙醇可以發(fā)生酯化反應(yīng)。根據(jù)題目所給限制條件，易寫(xiě)出A的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。 8．碳纖維強(qiáng)化塑料是一種新型的高強(qiáng)度復(fù)合材料，其強(qiáng)度比鋼鐵材料大而密度比鋁小。據(jù)報(bào)道，每架波音767飛機(jī)使用了1噸碳纖維材料，而一種新型的波音757飛機(jī)使用了9噸以上的碳纖維。制造碳纖維的一種方法是將聚丙烯腈纖維在稀有氣體中進(jìn)行高溫處理而獲得，這種碳纖維的結(jié)構(gòu)可表示為： (1)構(gòu)成這種碳纖維的元素是__C、H、N__，其原子個(gè)數(shù)比為_(kāi)_3：1：1__。 (2)用乙炔和HCN為原料合成這種碳纖維的流程可表示如下： CH≡CHA―→高聚物BC碳纖維 用化學(xué)方程式表示以下過(guò)程： ①CH≡CH與HCN反應(yīng)__CH≡CH＋HCNCH2===CH—CN?。? ②A→B__nCH2===CH—CN　。 解析：碳纖維材料是一種重要的新型復(fù)合材料，題目已經(jīng)給出這種碳纖維是將聚丙烯腈經(jīng)高溫處理而得，聚丙烯腈的結(jié)構(gòu)為，注意到題中給出的碳纖維的結(jié)構(gòu)，可以將聚丙烯腈結(jié)構(gòu)寫(xiě)為：，其中—CN的結(jié)構(gòu)為—C≡N。這種變換寫(xiě)法是解答本題的關(guān)鍵一步，根據(jù)生產(chǎn)流程所示，聚丙烯腈經(jīng)兩步反應(yīng)獲得碳纖維，第一步高溫處理，應(yīng)是在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上將氰基—C≡N中的叁鍵打開(kāi)重新結(jié)合構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即生成C，C在催化劑的作用下脫氫，在C中環(huán)狀結(jié)構(gòu)的—CH2—與上各脫去一個(gè)氫原子而形成結(jié)構(gòu)，從而形成碳纖維，顯然，在—CH2—上脫去一個(gè)氫原子后，還有一個(gè)氫原子，所以這種碳纖維由C、H、N三種元素構(gòu)成，考查其中的一個(gè)基本結(jié)構(gòu)單元可看出C、H、N三種原子的個(gè)數(shù)比應(yīng)為3：1：1。 9．有機(jī)黏合劑是生產(chǎn)和生活中的一類(lèi)重要的材料。黏合過(guò)程一般是液態(tài)的小分子黏合劑經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為大分子或高分子而固化。 (1)“502膠”是一種快干膠，其主要成為α氰基丙烯酸乙酯。在空氣中微量水催化下發(fā)生加聚反應(yīng)，迅速固化而將物體粘牢。請(qǐng)寫(xiě)出“502膠”發(fā)生黏合作用的化學(xué)方程式：； (2)厭氧膠也是一種黏合劑，在空氣中穩(wěn)定，但在隔絕空氣(缺氧)時(shí)，分子中雙鍵斷開(kāi)發(fā)生聚合而固化。工業(yè)上用丙烯酸和某種物質(zhì)在一定條件下反應(yīng)可制得這種黏合劑。這一制取過(guò)程的化學(xué)方程式為_(kāi)_2CH2===CHCOOH＋HOCH2CH2OH2H2O＋CH2===CHCOOCH2CH2OOCCH===CH2??； (3)已知醇醛反應(yīng)2CH3OH＋HCHO―→CH3OCH2OCH3＋H2O可以發(fā)生。聚乙烯醇可用作普通膠水，它的羥基可全部與正丁醛縮合脫水，得到含六原子環(huán)的強(qiáng)力黏合劑聚乙烯縮丁醛。請(qǐng)寫(xiě)出制取聚乙烯縮丁醛的化學(xué)方程式：CH3CH2CH2CHO＋―→。 素 能 拓 展 一、選擇題 1．神舟七號(hào)的返回艙外形看起來(lái)像一口大鐘，大約3噸多重，是世界上現(xiàn)有的最大的返回艙。為了防止飛船與大氣層摩擦產(chǎn)生高溫而燃燒，應(yīng)該選擇某種特殊材料覆蓋在飛船表面，這種材料應(yīng)該具有的性質(zhì)是(　　C　　) A．良好的導(dǎo)電性 B．密度較大，以增大飛船的慣性 C．輕質(zhì)防熱，可承受上千攝氏度的高溫 D．質(zhì)地柔軟，以利于飛船的變形 2．我國(guó)科學(xué)家不久前成功合成了3 mm長(zhǎng)的管狀定向碳納米管，長(zhǎng)度居世界之首，這種碳纖維具有強(qiáng)度高、硬度(抵抗變形能力)大、密度小(只有鋼的1/4)、熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，因而被稱(chēng)為“超級(jí)纖維”。對(duì)碳纖維的下列說(shuō)法中不正確的是(　　C　　) A．它是制造飛機(jī)的理想材料 B．它的主要組成元素是碳 C．它的結(jié)構(gòu)與石墨相似 D．碳纖維復(fù)合材料不易導(dǎo)電 3．在高科技工業(yè)中，有的高分子材料能用在各種能量的轉(zhuǎn)換上，如傳感膜能夠把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，熱電膜能夠把熱能轉(zhuǎn)化成電能，這種高分子材料是(　　A　　) A．高分子膜 B．醫(yī)用高分子材料 C．生物高分子材料 D．液晶高分子材料 4．高分子分離膜可以讓某些物質(zhì)有選擇地通過(guò)而將物質(zhì)分離，下列應(yīng)用不屬于高分子分離膜的應(yīng)用范圍的是(　　B　　) A．分離工業(yè)廢水，回收廢液中的有用成分 B．將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，將熱能轉(zhuǎn)換成電能 C．食品工業(yè)中，濃縮天然果汁、乳制品加工和釀酒 D．海水淡化 5．“信息”、“材料”和“能源”被稱(chēng)為新科技革命的三大支柱。下列有關(guān)資訊錯(cuò)誤的是(　　D　　) A．在即將到來(lái)的新能源時(shí)代，核能、太陽(yáng)能、氫能將成為主要能源 B．目前中美日等國(guó)掌握的陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，大大提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率 C．2013年6月11日發(fā)射成功的“神舟十號(hào)”，使用了大量的復(fù)合材料 D．合成高分子材料的廣泛應(yīng)用是“有百利而無(wú)一害”的 6．高分子材料發(fā)展的主要趨勢(shì)是高性能化、功能化、復(fù)合化、精細(xì)化和智能化，下列材料不屬于功能高分子材料的是(　　B　　) A．用于生產(chǎn)光盤(pán)等產(chǎn)品的光敏高分子材料 B．用于制造CPU芯片的良好半導(dǎo)體材料單晶硅 C．能用于生產(chǎn)“尿不濕”的高吸水性樹(shù)脂 D．能導(dǎo)電的摻雜聚乙炔 解析：B項(xiàng)中半導(dǎo)體材料單晶硅，屬于傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非金屬材料。A項(xiàng)中光敏高分子材料、C項(xiàng)中高吸水性樹(shù)脂、D項(xiàng)中導(dǎo)電高分子材料均屬于功能高分子材料。 7．(2016天津重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)某高分子化合物R的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 下列有關(guān)R的說(shuō)法正確的是(　　C　　) A．R的一種單體分子式可能為C9H10O2 B．R完全水解后生成物均為小分子有機(jī)物 C．可以通過(guò)加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)合成R D．堿性條件下，1 mol R完全水解消耗NaOH的物質(zhì)的量為2 mol 解析：本題考查有機(jī)化合物的性質(zhì)，考查考生對(duì)有機(jī)化合物中官能團(tuán)性質(zhì)的掌握情況。難度中等。 A項(xiàng)，根據(jù)R的結(jié)構(gòu)可推斷出其單體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式及分子式分別為、HOCH2CH2OH(C2H6O2)、；B項(xiàng)，R發(fā)生水解反應(yīng)的產(chǎn)物為兩種高聚物和乙二醇；C項(xiàng)，通過(guò)R的結(jié)構(gòu)可知左邊的片段是由碳碳雙鍵發(fā)生加聚，右邊的片段通過(guò)縮聚形成酯基；D項(xiàng)，R為聚合物，1 mol R含有的酯基數(shù)大于2 mol。 二、非選擇題 8．(2016全國(guó)卷Ⅲ)端炔烴在催化劑存在下可發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，稱(chēng)為Glaser反應(yīng)。 2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R＋H2 該反應(yīng)在研究新型發(fā)光材料、超分子化學(xué)等方面具有重要價(jià)值。下面是利用Glaser反應(yīng)制備化合物E的一種合成路線： 回答下列問(wèn)題： (1)B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，D的化學(xué)名稱(chēng)為_(kāi)_苯乙炔__。 (2)①和③的反應(yīng)類(lèi)型分別為_(kāi)_取代反應(yīng)__、__消去反應(yīng)__。 (3)E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。用1 mol E合成1,4二苯基丁烷，理論上需要消耗氫氣_4__mol。 (4)化合物也可發(fā)生Glaser偶聯(lián)反應(yīng)生成聚合物，該聚合反應(yīng)的化學(xué)方程式為 (5)芳香化合物F是C的同分異構(gòu)體，其分子中只有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫，數(shù)目比為3∶1，寫(xiě)出其中3種的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 (任意三種)　。 (6)寫(xiě)出用2苯基乙醇為原料(其他無(wú)機(jī)試劑任選)制備化合物D的合成路線。 解析：(1)根據(jù)C的結(jié)構(gòu)可知反應(yīng)②為氯代反應(yīng)，則B為，因?yàn)锳＋CH3CH2Cl―→B，可知A中含有6個(gè)碳原子而且含有苯環(huán)，則A是苯。的化學(xué)名稱(chēng)為苯乙炔。 (2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式為＋CH3CH2Cl＋HCl，該反應(yīng)是取代反應(yīng)。反應(yīng)③中碳碳單鍵變成碳碳叁鍵，發(fā)生了消去反應(yīng)。(3)根據(jù)題中信息：2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R＋H2，則 。1,4二苯基丁烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，E中2個(gè)碳碳叁鍵都變成碳碳單鍵，1個(gè)碳碳叁鍵和2個(gè)氫氣分子加成，則用1 mol E合成1,4二苯基丁烷，理論上需要消耗氫氣4 mol。 (4)根據(jù)題目信息可知發(fā)生Glaser偶聯(lián)反應(yīng)生成聚合物的原理是鏈端去掉氫原子形成氫氣，將碳鏈連接起來(lái)即得高聚物，化學(xué)方程式為 (5)芳香化合物F是C的同分異構(gòu)體，可以將側(cè)鏈拆成2個(gè)氯原子和2個(gè)—CH3，符合其分子中只有兩種不同化學(xué)環(huán)境的氫，數(shù)目比為3∶1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 (6)2苯基乙醇的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，化合物D的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。根據(jù)已知信息及醇的性質(zhì)可用逆合成法分析合成路線： 9．(2016北京)功能高分子P的合成路線如下： (1)A的分子式是C7H8，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是。 (2)試劑a是________濃硝酸、濃硫酸__。 (3)反應(yīng)③的化學(xué)方程式：＋NaOH＋NaCl　。 (4)E的分子式是C6H10O2。E中含有的官能團(tuán)：________碳碳雙鍵、酯基__。 (5)反應(yīng)④的反應(yīng)類(lèi)型是________加聚反應(yīng)__。 (6)反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式：。 (7)已知：2CH3CHO。 以乙烯為起始原料，選用必要的無(wú)機(jī)試劑合成E，寫(xiě)出合成路線(用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式表示有機(jī)物，用箭頭表示轉(zhuǎn)化關(guān)系，箭頭上注明試劑和反應(yīng)條件)。 解析：由A的分子式知其不飽和度是4，其中應(yīng)含苯環(huán)，應(yīng)是甲苯，高分子P中含苯環(huán)部分結(jié)構(gòu)應(yīng)來(lái)自A?？紤]到F酸性水解得到G和乙醇，因此G為羧酸，D為對(duì)硝基苯甲醇?？紤]到B→C是鹵代反應(yīng)，因此C→D是鹵代烴水解得醇，由此知A→B為硝化反應(yīng)，B為對(duì)硝基甲苯；C為。由E到G的反應(yīng)歷程可知E是含碳碳雙鍵的酯，從而可知G為，F(xiàn)為，E為F的單體CH3CH===CHCOOCH2CH3。 (2)甲苯和濃硝酸在濃硫酸催化作用下生成對(duì)硝基甲苯，所以試劑a為濃硫酸和濃硝酸。 (3)反應(yīng)③是在氫氧化鈉的水溶液中發(fā)生取代反應(yīng)生成對(duì)硝基苯甲醇，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 (4)CH3CH===CHCOOCH2CH3中含有的官能團(tuán)是碳碳雙鍵、酯基。 (5)F是E發(fā)生加聚反應(yīng)生成的高分子化合物。 (6)反應(yīng)⑤是酯的水解，化學(xué)方程式為＋nH2O＋nC2H5OH。 (7)乙烯和水可以直接加成生成乙醇，乙醇氧化生成乙醛，乙醛發(fā)生已知條件中的反應(yīng)可以使碳鏈增長(zhǎng)，3羥基丁醛發(fā)生消去反應(yīng)得2丁烯醛，再將醛基氧化為羧基，生成的2丁烯酸與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)，即可得物質(zhì)E。合成路線為CH2===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3CH===CHCHOCH3CH===CHCOOHCH3CH===CHCOOCH2CH3。