高中化學 第5章 進入合成有機高分子化合物的時代 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

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功能高分子材料 基 礎 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．下列有關新型高分子材料應用的說法不正確的是(　　C　　) A．高分子膜利用其選擇性透過能力，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脂，其特點是既能吸水，又能保水，與水不生成易揮發(fā)物。 3．下列說法中錯誤的是(　　B　　) A．玻璃鋼是以玻璃纖維為增強材料、合成樹脂為基體的復合材料 B．飛機機身的復合材料大多是以金屬為增強體、纖維為基體的復合材料 C．制造網(wǎng)球拍用的復合材料是在合成樹脂的基體中加入了碳纖維作增強材料 D．航天飛機機身使用的隔熱陶瓷瓦是由纖維和陶瓷復合而成的材料制成的 解析：飛機機身的復合材料大多是以纖維為增強材料，金屬為基體的復合材料，B項中將基體與增強材料顛倒了。 4．(2016綿陽高二檢測)角膜接觸鏡俗稱隱形眼鏡，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)復合材料的使用使導彈的射程有了很大的提高，其主要原因在于(　　B　　) A．復合材料的使用可以使導彈能經(jīng)受超高溫的變化 B．復合材料的使用可以使導彈的質(zhì)量減輕 C．復合材料的使用可以使導彈承受超高強度的變化 D．復合材料的使用可以使導彈承受溫度的劇烈變化 6．(2016淮南高二檢測)宇航員在升空、返回或遇到緊急情況時，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)航天服是由我國科學家近年來研制的新型“連續(xù)纖維增韌”航空材料做成，其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纖維復合而成的，下列相關敘述錯誤的是(　　B　　) A．它耐高溫、抗氧化 B．它比鋼鐵輕、硬，但質(zhì)地較脆 C．它沒有固定熔點 D．它是一種新型無機非金屬材料 二、非選擇題 7．感光性高分子又稱為“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用較為廣泛的新型高分子材料，其結(jié)構簡式為 試回答下列問題： (1)在一定條件下，該高聚物可以發(fā)生的反應有__①②⑤__(填編號)。 ①加成反應?、谒夥磻、巯シ磻、荃セ磻? ⑤鹵代反應 (2)該高聚物在催化劑的作用下，水解后得到的相對分子質(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)生反應的化學方程式為?。獵2H5OH＋H2O??；③A的同分異構體有多種，其中含有苯環(huán)、—COO—和C===C，且苯環(huán)上有兩個對位取代基的同分異構體的結(jié)構簡式為。 解析：根據(jù)高聚物的結(jié)構中所含有的官能團確定其可發(fā)生反應的類型以及所得產(chǎn)物的結(jié)構簡式。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；含有酯基，所以可以發(fā)生水解反應，水解后得到和；所以A為，與乙醇可以發(fā)生酯化反應。根據(jù)題目所給限制條件，易寫出A的同分異構體的結(jié)構簡式為。 8．碳纖維強化塑料是一種新型的高強度復合材料，其強度比鋼鐵材料大而密度比鋁小。據(jù)報道，每架波音767飛機使用了1噸碳纖維材料，而一種新型的波音757飛機使用了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行高溫處理而獲得，這種碳纖維的結(jié)構可表示為： (1)構成這種碳纖維的元素是__C、H、N__，其原子個數(shù)比為__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 用化學方程式表示以下過程： ①CH≡CH與HCN反應__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)構為，注意到題中給出的碳纖維的結(jié)構，可以將聚丙烯腈結(jié)構寫為：，其中—CN的結(jié)構為—C≡N。這種變換寫法是解答本題的關鍵一步，根據(jù)生產(chǎn)流程所示，聚丙烯腈經(jīng)兩步反應獲得碳纖維，第一步高溫處理，應是在上述結(jié)構的基礎上將氰基—C≡N中的叁鍵打開重新結(jié)合構成環(huán)狀結(jié)構，即生成C，C在催化劑的作用下脫氫，在C中環(huán)狀結(jié)構的—CH2—與上各脫去一個氫原子而形成結(jié)構，從而形成碳纖維，顯然，在—CH2—上脫去一個氫原子后，還有一個氫原子，所以這種碳纖維由C、H、N三種元素構成，考查其中的一個基本結(jié)構單元可看出C、H、N三種原子的個數(shù)比應為3：1：1。 9．有機黏合劑是生產(chǎn)和生活中的一類重要的材料。黏合過程一般是液態(tài)的小分子黏合劑經(jīng)化學反應轉(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，迅速固化而將物體粘牢。請寫出“502膠”發(fā)生黏合作用的化學方程式：； (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，分子中雙鍵斷開發(fā)生聚合而固化。工業(yè)上用丙烯酸和某種物質(zhì)在一定條件下反應可制得這種黏合劑。這一制取過程的化學方程式為__2CH2===CHCOOH＋HOCH2CH2OH2H2O＋CH2===CHCOOCH2CH2OOCCH===CH2?。? (3)已知醇醛反應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)的強力黏合劑聚乙烯縮丁醛。請寫出制取聚乙烯縮丁醛的化學方程式：CH3CH2CH2CHO＋―→。 素 能 拓 展 一、選擇題 1．神舟七號的返回艙外形看起來像一口大鐘，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，應該選擇某種特殊材料覆蓋在飛船表面，這種材料應該具有的性質(zhì)是(　　C　　) A．良好的導電性 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．我國科學家不久前成功合成了3 mm長的管狀定向碳納米管，長度居世界之首，這種碳纖維具有強度高、硬度(抵抗變形能力)大、密度小(只有鋼的1/4)、熔點高、化學穩(wěn)定性好等特點，因而被稱為“超級纖維”。對碳纖維的下列說法中不正確的是(　　C　　) A．它是制造飛機的理想材料 B．它的主要組成元素是碳 C．它的結(jié)構與石墨相似 D．碳纖維復合材料不易導電 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)有選擇地通過而將物質(zhì)分離，下列應用不屬于高分子分離膜的應用范圍的是(　　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”被稱為新科技革命的三大支柱。下列有關資訊錯誤的是(　　D　　) A．在即將到來的新能源時代，核能、太陽能、氫能將成為主要能源 B．目前中美日等國掌握的陶瓷發(fā)動機技術，大大提高了發(fā)動機的能量轉(zhuǎn)化效率 C．2013年6月11日發(fā)射成功的“神舟十號”，使用了大量的復合材料 D．合成高分子材料的廣泛應用是“有百利而無一害”的 6．高分子材料發(fā)展的主要趨勢是高性能化、功能化、復合化、精細化和智能化，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芯片的良好半導體材料單晶硅 C．能用于生產(chǎn)“尿不濕”的高吸水性樹脂 D．能導電的摻雜聚乙炔 解析：B項中半導體材料單晶硅，屬于傳統(tǒng)的無機非金屬材料。A項中光敏高分子材料、C項中高吸水性樹脂、D項中導電高分子材料均屬于功能高分子材料。 7．(2016天津重點中學聯(lián)考)某高分子化合物R的結(jié)構簡式為 下列有關R的說法正確的是(　　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物 C．可以通過加聚反應和縮聚反應合成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：本題考查有機化合物的性質(zhì)，考查考生對有機化合物中官能團性質(zhì)的掌握情況。難度中等。 A項，根據(jù)R的結(jié)構可推斷出其單體的結(jié)構簡式及分子式分別為、HOCH2CH2OH(C2H6O2)、；B項，R發(fā)生水解反應的產(chǎn)物為兩種高聚物和乙二醇；C項，通過R的結(jié)構可知左邊的片段是由碳碳雙鍵發(fā)生加聚，右邊的片段通過縮聚形成酯基；D項，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全國卷Ⅲ)端炔烴在催化劑存在下可發(fā)生偶聯(lián)反應，稱為Glaser反應。 2R—C≡C—HR—C≡C—C≡C—R＋H2 該反應在研究新型發(fā)光材料、超分子化學等方面具有重要價值。下面是利用Glaser反應制備化合物E的一種合成路線： 回答下列問題： (1)B的結(jié)構簡式為，D的化學名稱為__苯乙炔__。 (2)①和③的反應類型分別為__取代反應__、__消去反應__。 (3)E的結(jié)構簡式為。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)反應生成聚合物，該聚合反應的化學方程式為 (5)芳香化合物F是C的同分異構體，其分子中只有兩種不同化學環(huán)境的氫，數(shù)目比為3∶1，寫出其中3種的結(jié)構簡式 (任意三種)　。 (6)寫出用2苯基乙醇為原料(其他無機試劑任選)制備化合物D的合成路線。 解析：(1)根據(jù)C的結(jié)構可知反應②為氯代反應，則B為，因為A＋CH3CH2Cl―→B，可知A中含有6個碳原子而且含有苯環(huán)，則A是苯。的化學名稱為苯乙炔。 (2)反應①的化學方程式為＋CH3CH2Cl＋HCl，該反應是取代反應。反應③中碳碳單鍵變成碳碳叁鍵，發(fā)生了消去反應。(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)構簡式為，E中2個碳碳叁鍵都變成碳碳單鍵，1個碳碳叁鍵和2個氫氣分子加成，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，將碳鏈連接起來即得高聚物，化學方程式為 (5)芳香化合物F是C的同分異構體，可以將側(cè)鏈拆成2個氯原子和2個—CH3，符合其分子中只有兩種不同化學環(huán)境的氫，數(shù)目比為3∶1的結(jié)構簡式為 (6)2苯基乙醇的結(jié)構簡式為，化合物D的結(jié)構簡式為。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)構簡式是。 (2)試劑a是________濃硝酸、濃硫酸__。 (3)反應③的化學方程式：＋NaOH＋NaCl　。 (4)E的分子式是C6H10O2。E中含有的官能團：________碳碳雙鍵、酯基__。 (5)反應④的反應類型是________加聚反應__。 (6)反應⑤的化學方程式：。 (7)已知：2CH3CHO。 以乙烯為起始原料，選用必要的無機試劑合成E，寫出合成路線(用結(jié)構簡式表示有機物，用箭頭表示轉(zhuǎn)化關系，箭頭上注明試劑和反應條件)。 解析：由A的分子式知其不飽和度是4，其中應含苯環(huán)，應是甲苯，高分子P中含苯環(huán)部分結(jié)構應來自A?？紤]到F酸性水解得到G和乙醇，因此G為羧酸，D為對硝基苯甲醇?？紤]到B→C是鹵代反應，因此C→D是鹵代烴水解得醇，由此知A→B為硝化反應，B為對硝基甲苯；C為。由E到G的反應歷程可知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硝基甲苯，所以試劑a為濃硫酸和濃硝酸。 (3)反應③是在氫氧化鈉的水溶液中發(fā)生取代反應生成對硝基苯甲醇，反應的化學方程式為 (4)CH3CH===CHCOOCH2CH3中含有的官能團是碳碳雙鍵、酯基。 (5)F是E發(fā)生加聚反應生成的高分子化合物。 (6)反應⑤是酯的水解，化學方程式為＋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可以使碳鏈增長，3羥基丁醛發(fā)生消去反應得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，即可得物質(zhì)E。合成路線為CH2===CH2CH3CH2OHCH3CHOCH3CH===CHCHOCH3CH===CHCOOHCH3CH===CHCOOCH2CH3。