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1、专题2化学与材料的制造、应用,1.了解有机合成对人类生活的重要意义。 2.以阿司匹林为例，了解有机药物的制备原理及合成路线。 3.了解表面活性剂分子的结构特点及其应用原理。 4.了解纤维素的水解反应及其产物。了解纤维素酯的结构和 制造。 5.了解常见高分子化合物合成的基本原理、结构特点和基本 性质。了解橡胶的硫化。,一、高分子化合物与材料 1.高分子化合物的分类 天然高分子 按来源分 高分子合成高分子 化合物热塑性塑料(线型) 按性质分 热固性塑料(体型),2.几种有机高分子材料 (1)天然橡胶与合成橡胶。 天然橡胶： 经硫化处理后可得硫化橡胶。 常见的合成橡胶：如顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶
2、、 丁苯橡胶、聚硫橡胶、乙丙橡胶等。,(2)合成树脂。 PVC： ABS树脂：由丙烯腈(CH2CHCN)、1,3-丁二烯 (CH2CHCHCH2)和苯乙烯 (C6H5CHCH2)三种单体共聚而成。 酚醛树脂：,(3)高分子吸水材料：由淀粉、纤维素等天然高分子与丙 烯酸、苯乙烯磺酸进行接枝共聚得到，也可用聚乙烯醇与 聚丙烯酸盐交联得到，具有高吸水性和高保水性。,3.纤维素的化学加工 (1)植物纤维的利用。 木材、芦苇、稻草、麦秸、蔗渣等可用于造纸。 木材纤维制作家庭装修用的纤维板。 造纸工艺流程 (2)纤维素水解。 (C6H10O5)n+nH2O nC6H12O6 纤维素 葡萄糖,催化剂 ,(3
3、)纤维素酯的制造。 纤维素硝酸酯(硝化纤维),纤维素醋酸酯(醋酸纤维),二、阿司匹林、洗涤剂等的合成过程 1阿司匹林 (1)作用：能使发热病人的体温降至正常，并起到缓解疼痛 和抗炎消肿的作用。,(2)制备。,2.合成洗涤剂 (1)表面活性剂。 如十二烷基苯磺酸钠： (2)洗涤剂。 主要成分是表面活性剂，是能够发挥去污作用的主要物质， 还含有助剂、杀菌剂、织物柔顺剂等辅助成分。,高分子材料的合成及特点 1.合成高分子化合物的重要化学反应,含义,单体 特征,单体种 类数,高聚物 特征,许多小分子（含不饱和 键）通过加成反应形成高 聚物的聚合反应,许多小分子通过缩合形成 高聚物，同时有小分子生 成的
4、聚合反应,含不饱和键如碳碳双键、 碳碳叁键或环状结构,含有能够相互反应的官能 团，如COOH和OH、 NH2等,相同或不同的单体,相同或不同的单体,链节与单体的组成相同,链节与单体的组成不同,产物 种类,只有高聚物,高聚物和小分子,举例,2.线型结构、体型结构高分子材料的比较,【高考警示钟】 (1)高分子的单体和链节区分不清，是失分的一个重要方面。 (2)高分子都是混合物，认识不到位时容易失分。判断高分子 是否是混合物的方法是测定其有没有固定的熔点。 (3)由高分子判断单体的方法掌握不好，容易出现错误。 (4)缩合聚合反应中有小分子生成，这是区别于加成聚合反应 的特征之一。,【典例】玻璃钢可由
5、酚醛树脂和玻璃纤维制成。 (1)酚醛树脂由苯酚和甲醛缩聚而成，反应有大量热放出，为防 止温度过高，应向已有苯酚的反应釜中_加入甲醛， 且反应釜应装有_装置。 (2)玻璃纤维由玻璃拉丝得到。普通玻璃是由石英砂、 _和石灰石(或长石)高温熔融而成，主要反应 的化学方程式为_。,(3)玻璃钢中玻璃纤维的作用是_。 玻璃钢具有_等优异性能(写出两点即可)。 (4)下列处理废旧热固性酚醛塑料的做法合理的是_。 a.深埋 b.粉碎后用作树脂填料 c.用作燃料 d.用有机溶剂将其溶解，回收树脂,【解题指南】解答本题要注意以下两点： (1)玻璃钢是一种复合材料，不是普通玻璃。 (2)玻璃钢中酚醛树脂为基体，玻
6、璃纤维为增强体。,【解析】(1)为防止温度过高，应间歇性地加入甲醛，并且 有散热(冷却)装置。 (2)利用石灰石、纯碱、石英砂制玻璃的方程式为： Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2， CaCO3+SiO2=CaSiO3+CO2。 (3)玻璃钢是将玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合材料， 其中玻璃纤维的作用是增强体，合成材料是基体；它具有强 度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性能好等优良性能。,高温,高温,(4)废旧合成材料的再生利用主要有三条途径： 通过再生和改性，重新做成多种有用的材料和制品； 采用热裂解或化学处理方法使其分解，用于制备多种化工 原料； 将废旧的聚合物作为燃料回收
7、利用热能，但热固性酚醛塑 料不易燃烧。故b正确，c错误。因为塑料深埋地下一百年也 不腐烂，造成严重的“白色污染”，故a错；酚醛塑料不能 溶解于有机溶剂，故d错。,答案：(1)缓慢 冷却 (2)纯碱 SiO2Na2CO3=Na2SiO3CO2， SiO2CaCO3=CaSiO3CO2 (3)增强作用(或骨架作用) 质量轻、强度高、抗腐蚀、抗冲击、绝缘性好等(任意答出两点即可) (4)b,高温,高温,【误区警示】(1)加入甲醛时逐滴、少量、适量等均描述不正 确，缓慢并没有量的限制。 (2)制玻璃的反应中两个方程式的条件需写正确，写成加热或 不写条件的为错误答案。 (3)玻璃钢的性能描述不够规范。耐
8、高温、耐磨(损)、硬度高 等均不准确。,1.聚氯乙烯是一种在工、农业生产中具有广泛用途的高分子 化合物，适合于合成聚氯乙烯的原料是( ) A.CH4，Cl2 B.CH3CH3，HCl C.CHCH，HCl D.CH2CH2，HCl 【解析】选C。CHCH与HCl加成得氯乙烯，氯乙烯加聚得聚 氯乙烯。,2下列有关合成洗涤剂的叙述错误的是( ) A.在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基含碳原子的个数以1218为宜 B.在洗涤剂烷基苯磺酸钠中，烷基应以带支链为宜 C.在合成洗涤剂中添加酶制剂可提高洗涤效果 D.在合成洗涤剂中应以无磷助剂代替含磷助剂 【解析】选B。烷基苯磺酸钠的烷基中碳链长度对洗涤效果有很
9、大影响，碳链过长、过短都会减弱水溶性。以1218个碳原子为 宜，且有侧链时，不易降解，添加酶制剂可以使衣服上血渍、奶 渍分解并被清除，含磷洗衣粉会造成环境污染。,3.下列有关新型高分子材料的说法中，不正确的是( ) A.高分子分离膜应用于食品工业中，可用于浓缩天然果汁、乳 制品加工和酿造业等 B.高吸水性树脂吸水量为自身质量的几十倍乃至上千倍，且既 有吸水功能又有保水功能 C.导电塑料是应用于电子工业的一种新型高分子材料 D.合成高分子材料制成的人体器官一般都受到人体的排斥作用， 难以达到生物相容的程度 【解析】选D。合成高分子材料制成的人体器官一般不受人体的 排斥作用，易达到生物相容的程度。
10、,4.关于高分子化合物性质的叙述不正确的是( ) A.硫化橡胶为体型网状结构 B.从实验测得的某高分子化合物的相对分子质量和小分子的 相对分子质量含义不同 C.线型结构的高分子材料分子间是靠分子间作用力紧密结合 的，所以它的强度一定小 D.线型结构的高分子，可带支链，也可不带支链,【解析】选C。高分子的相对分子质量是平均相对分子质量， 而小分子的相对分子质量是确定的；线型结构的高分子，许 多链聚集在一起时，相互间的缠绕使得许多分子间接触的地 方以分子间作用力紧密结合，使高分子材料的强度大大增加， 相对分子质量越大，分子间作用力就越强。,5.下列高分子化合物的合成，所发生的化学反应类型与另 外三
11、种不同的是( ) A.聚乙烯 B.聚甲基丙烯酸甲酯 C.酚醛树脂 D.聚苯乙烯 【解析】选C。A、B、C、D的结构简式分别为： A、B、D为加聚反应的产物，C为缩聚反应的产物。,6.氯碱工业中，通过电解饱和食盐水获得重要的化工原料。 其中氯气用途十分广泛，除用于净水、环境消毒外，还用 于生产盐酸、聚氯乙烯、氯苯等。 (1)电解饱和食盐水的化学方程式为_。,(2)氯气用于生产半导体材料硅的流程如下： 石英砂 粗硅 四氯化硅 高纯硅 石英砂的主要成分是_，在制备粗硅时，焦炭的 作用是_。 由四氯化硅得到高纯硅的化学方程式是：_。,焦炭 高温,氯气 加热,氢气 高温,(3)用于制造塑料薄膜、人造革、
12、塑料管材和板材的聚氯乙 烯(PVC塑料)就是以氯气和乙烯为主要原料通过_、 消去和_三步主要反应生产的。生产聚氯乙烯的 有关反应的化学方程式为_。 (4)上述两种生产过程可得到同一种副产品，该副产品是 _。,【解析】(1)2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2。 (2)用Cl2制备纯硅涉及反应：2Cl2Si(粗)=SiCl4，体现了氯 气的强氧化性，再由SiCl4制取高纯硅，用H2使之还原，用SiCl4 得到高纯硅的化学方程式为：SiCl42H2=Si4HCl。,电解,高温,(3)Cl2在有机合成中的应用一般体现在利用加成反应制取聚氯 乙烯，先发生反应：CH2CH2Cl2 ClCH2CH2C
13、l，再通过消去 反应脱去一分子HCl，使之形成含双键的氯乙烯，加聚即可得 聚氯乙烯，即 CH2CH2 CH2CHCl+HCl， Cl Cl nCH2CHCl CH2CH n。 Cl (4)在两种材料制备反应中可得副产品HCl。,KOH的醇溶液,催化剂,答案：(1)2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2 (2)SiO2 作还原剂 SiCl42H2=Si4HCl (3)加成 加聚 CH2CH2Cl2 CH2CH2， Cl Cl CH2CH2 CH2CHCl+HCl， Cl Cl nCH2CHCl CH2CH n Cl (4)HCl,通电,高温,KOH的醇溶液,催化剂,7.材料是人类生存和社会进步
14、的物质基础，不同的材料功 能各不相同。以下都是有关材料的内容，试根据所给内容 回答问题。,(1)氢能是未来能源最佳选择之一，氢能的利用涉及氢的储存、 输送和使用。贮氢合金是解决氢的储存等问题的重要材料。贮 氢合金中最具代表性的是镧-镍合金(LaNi5)，已知 LaNi5(s)+3H2(g) LaNi5H6(s) H=-31.77 kJmol-1。 镧-镍合金的熔点比镧、镍的熔点_(填“高”、“低” 或“介于两者之间”)，根据反应原理，形成LaNi5H6的化学 反应条件是_。 最近有人提出可以研制出一种性能优越的催化剂，可以大大 提高贮氢合金的贮氢能力，你认为该讲法可信吗？_(填 “可信”或“不
15、可信”)，其理由是_。,(2)无机非金属材料是日常生活中不可缺少的物质，它们往 往具有高强度、耐高温、耐腐蚀的特点。Si3N4就是一种重 要的精细陶瓷，合成氮化硅的方法之一为：3SiO2+6C+2N2 =Si3N4+6CO。在上述反应中氧化剂为_。,高温,(3)有机高分子材料形式多样，ABS树脂广泛用于制造电讯器 材、汽车、飞机零部件和各种仪器的外壳，它的结构可以表 示为 试写出对应单体的结构简式CH2CHCN、_、_。,(4)高分子吸水树脂可以由聚乙烯醇( CH2CHn) 和聚丙烯酸盐( )交联得到， 从结构上看该高分子吸水材料具有吸水性，原因是它们 都具有_基团。,OH,【解析】(1)合金
16、的熔点比各单一组分的熔点低；根据反应方程 式可知生成贮氢合金的反应是气体体积减小的放热反应，加大 压强、降低温度有利于合金的生成；催化剂只能改变反应速率， 不能改变平衡，更不能提高合金的贮氢能力。 (2)由反应方程式可知N元素化合价降低，C元素化合价升高， 故N2为氧化剂。,(3)由高聚物的链节的结构特点分析可知应由三种单体聚合生成， 单体有 (4)由结构分析知该吸水材料的分子中有OH和COO-，都属于 亲水基团。,答案：(1)低 低温、高压 不可信 该反应是可逆反应，使用催化剂只能改变反应速率， 不能使平衡移动，更不可能大大提高贮氢合金的贮氢能力 (2)N2 (3)CH2CHCHCH2 (4
17、)亲水,【误区警示】催化剂对可逆反应来说，只能加快反应速率，不 能使平衡移动，故使用催化剂不能提高该合金的贮氢能力。,8.(2011新课标全国卷)普通纸张的主要成分是纤维素，在 早期的纸张生产中，常采用纸表面涂覆明矾的工艺，以填补 其表面的微孔，防止墨迹扩散，请回答下列问题： (1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损，严重威胁 纸质文物的保存。经分析检验，发现酸性腐蚀与造纸中涂覆 明矾的工艺有关，其中的化学原理是_。 为了防止纸张的酸性腐蚀，可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂， 该工艺原理的化学(离子)方程式为_。,(2)为了保护这些纸质文物，有人建议采取下列措施。 喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶
18、液或氨水等，这样操作产 生的主要问题是_。 喷洒Zn(C2H5)2，Zn(C2H5)2可以与水反应生成氧化锌和乙烷。 用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌及防止酸性腐蚀 的原理_、_。,(3)现代造纸工艺常用钛白粉(TiO2)替代明矾，钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分FeTiO3)为原料按如下过程进行的，请完成下列化学方程式： FeTiO3+C+Cl2 = TiCl4+FeCl3+CO TiCl4+O2=TiO2+Cl2,1 000 1 400 ,900 ,【解题指南】解答本题时应注意以下两点： (1)分析纸张酸性腐蚀的原理是纤维素酸性水解，解决的方法 是消除酸性。 (2)配平方程
19、式时准确判断各元素化合价，并根据化合价升降 总数相等和元素守恒进行配平。,【解析】(1)酸性腐蚀与造纸中涂覆明矾的工艺有关，说明是 酸性影响了纸质文物的保存，而明矾遇水时，其中的铝离子能 水解显酸性，纸质的主要成分为纤维素，酸性条件下纤维素能 水解。 (2)喷洒碱性溶液，如稀氢氧化钠溶液或氨水等可能使碱过量， 而纤维素在碱性条件下也能水解。 (3)注意在两个方程式中Ti元素都没有发生化合价的变化。 式中Fe元素和C元素化合价升高，Cl元素化合价降低。 中Cl元素化合价升高，O元素化合价降低。,答案：(1)明矾水解产生酸性环境，在酸性条件下纤维素能 水解，使高分子链断裂 CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O (2)过量的碱同样可能会导致纤维素水解，造成纸张污损 Zn(C2H5)2+H2O=ZnO2C2H6 ZnO+2H+=Zn2+H2O (3)2 6 7 2 2 6 1 1 1 2,