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新型有机高分子材料
  www.cnedu.com.cn  2005-6-2   来源:
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新型有机高分子材料

【重点难点解析】

一、常见塑料的外观识别法

聚乙烯,聚丙烯,尼龙塑料有不同程度的可弯性,并能有硬蜡样的滑腻感,敲击时有软性角质类声音。与此相比较,聚苯乙烯,ABS,聚碳酸脂,有机玻璃等塑料,无延展性,手触有刚性感,敲击时声音较清脆。

聚乙烯,聚丙烯的相对密度小于1,浮于水。聚苯乙烯及其他绝大多数塑料,相对密度均大于1,沉于水。当然,也有极个别的浮于水,但不常用,如聚4-甲基-1-戊烯,相对密度仅0.83,为所有塑料中最轻者。此外,如尼龙12,相对密度为1.01~1.03,在水中接近于悬浮状。

 

二、膜分离技术

膜分离技术是适应当代产业发展的最有发展前途的高新技术之一。

膜分离的基本原理是利用天然或人工合成的具有选择透过性的薄膜,以外界能量或化学位差的推动力,对双组分或多组分体系进行分离,分级,提纯或富集。膜可以是固体,也可以是液体。

 

三、医用高分子中的生物材料

生物材料是指与体液接触的异体材料,除少数金属,陶瓷和碳素外,绝大部分是橡胶,纤维,模制塑料等合成高分子材料。以它们为原料制出的人工脏器,即具有部分或全部代替人体某一器官功能的器件,有的只需在人体内短期使用,如扦入器件(导液管等),有的需要在体内停留较长时间,甚至整个生命期。因此对这类材料有严格的要求:①必须无毒,而且是化学惰性的;②与人体组织和血液相容性好,不引起刺激,炎症,致癌和过敏等反应;③有所需要的物理性能(尺寸,强度,弹性,渗透性等)并能在使用期间保持其不变;④容易制备,纯化,加工和消毒。

四、高分子的合成反应

高分子的合成反应有两类,即缩聚反应和加聚反应

 

加聚反应

缩聚反应

反应物特征

含不饱和键

含有特征官能团或原子团,如—OH、 、—NH2

反应物种类

相同或不同的单体

相同或不同的单体

产物的特征

高聚物与单体具有相同的组成

高聚物与单体分子的组成有所不同

产物的种类

只有高聚物

高聚物和小分子(H2O等)

反应类型

单烯加聚、双烯加聚

酚醛型、酯化型、肽键型

 

【命题趋势分析】

1.对有机高分子材料具有一定的常识。

2.新型有机高分子材料常作为一种新信息在考题中出现。

 

 

核心知识

【基础知识精讲】

1.功能高分子材料

(1)功能高分子材料:指既有传统高分子材料的机械性能,又有某些特殊功能的高分子材料。

(2)功能高分子材料的种类:

①高分子分离膜:这是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜,它的特点是能让某些物质有选择地通过,而把另外一些物质分离掉。

②医用高分子材料:具有优异的生物相容性,较少受到排斥,可以满足人工器官对材料的苛刻要求。

 

2.复合材料

(1)复合材料:是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体,另外一种材料作为增强剂。

(2)复合材料的性能:具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了单一材料。

 

3.有机高分子材料的发展趋势

(1)对重要的通用有机高分子材料继续进行改进和推广,使它们的性能不断提高,应用范围不断扩大。如新型导电和电磁屏蔽材料。

(2)与人类自身密切相关、具有特殊功能的材料的研究也在不断加强,并且取得了一定的进展,如仿生高分子材料、高分子智能材料等。

【知识探究学习】

有机合成常见错误(二)

有机物合成题多为信息给予型应用题。对信息的领会和理解不够或错误,也是一种常见的错误

例如  已知羰基化合物跟HCN发生加成反应,生成羟基:

羟腈发生水解时,—CN转变成—COOH。工业上以丙酮为原料制取有机玻璃的合成路线如下:

试写出:(1)A、B的结构简式。

(2)B→C、C→D以及D加聚成有机玻璃的化学方程式。

错解分析:本题是结合新信息的典型有机合成题。考生的主要错误有:

(1)未能依据题给新信息判断A和B。一些考生不能抓住羰基与HCN加成的实质是羰基双键处断裂,氢原子结合于羰基氧原子上形成羟基,—CN则结合于羰基碳原子上,在确定 与HCN加成产物时,对加成部位及键的连接顺序把握不准,将A误写成 等。一些考生则由于未把羟腈水解的信息与A→B的反应建立起联系,也未能准确认定A→B是A的酸性条件下的水解的,没能及时确定出B的结构式。

(2)未能利用已有知识解决后续几步合成问题。本题B→C、C→D以及D加聚成有机玻璃,都只是涉及已有的有机化学知识应用问题。关键是B→C。B的结构式为 ,它是α—羟基酸,属于双官能团物质。从—OH分析,在浓H2SO4及加热条件下,醇羟基可以跟邻位碳原子结合的氢原子间消去水,并产生碳碳双键。从—COOH和—OH两个官能团考虑,在浓H2SO4及加热条件下,还可能发生酯化反应生成酯和水。一些考生不会判定实际进行了哪一个反应,使一系列回答受阻。实际上,只要分析C→D的反应物和反应条件(CH3OH、H2SO4)以及D能发生加聚反应的事实,不难判断C必为不饱和羧酸,而不是酯,从而排除了B→C是酯化反应的可能,认定B→C是醇羟基的消去反应,C→D是不饱和羧酯的酯化,D→有机玻璃则应是不饱和酯的加聚。其答案为:

典型例题

【难题巧解点拨】

 

例1  Nomex纤维是一种新型阻燃性纤维,它可由间苯二甲酸和间苯二胺在一定条件下等物质的量缩聚而成。请把Nomex纤维的结构简式写在下面的方框中:

解析  此题是1996年全国高考题,易将“缩聚反应”误解为“缩合反应”,而将生成物写成 。间苯二甲酸中的—COOH与间苯二胺中的—NH2经缩聚脱去水分子,单体间以“ ”的方式结合成线型高分子化合物,化学方程式为

答案:

 

例2  新型合成材料的结构简式如下: ,它被涂在手术伤口的表面,在数秒钟内发生固化(加聚)并起粘结作用,以代替通常的缝合,是一种性能优良的功能高分子材料,写出该化合物固化时的化学反应方程式___________________________。

解析  有关新型有机高分子材料的题目,主要是从聚合反应立足,让学生了解高新技术及其材料的发展方向,培养创造性思维能力。由于 中没有可发生缩聚反应的官能团,因而只能断裂碳碳双键,通过加聚反应生成高聚物。

答案:n 

 

例3  已知烷烃的通式为CnH2n+2,分子中每减少2个碳氢键,必会同时增加一个碳碳双键,也可能连结成环状烃,都称为增加了一个不饱和度(用希腊字母Ω表示),某些烃类和烃基的不饱和度可按下式求知:

有机物的Ω=  

有机基团的Ω=

又知炔烃能与银氨溶液反应,生成的沉淀在干燥状态下极易爆炸,例如:

R—C≡C—H R—C≡CAg↓

某烃A(化学式C11H12)在通常条件下与Br2的四氯化碳溶液作用,生成稳定的化合物X(化学式C11H12Br4);A与银氨溶液作用,有灰白色沉淀Y(化学式C11H11Ag)生成,该沉淀干燥时极易爆炸;经红外光谱结构分析得知:A的分子结构中有一个异丙基。请填写下列空白:

(1)侧链中除异丙基(其不饱和度Ω=_________)外,还有_________基团存在,其不饱和度Ω=_________,未知残部的化学式为_________,其不饱和度Ω=_________。化合物A的不饱和度Ω=_________。

(2)某烃B化学式为C114H1526,它由四种基团组成,这四种基团分别是:

已知该分子结构中不存在Ⅰ与Ⅱ、Ⅲ与Ⅳ及各基团自相连接和互相连成环的情况,设Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ基团的个数分别为a、b、c、d。请求出a、b、c、d的值。

解析  (1)根据Ω的计算公式得异丙基的Ω=0,根据A与银氨溶液作用生成C11H11Ag,得A中含有“—C≡C—H”的基团,其Ω为2〔 =2〕,剩余的化学式为C6H4(C11H12-C3H7-C2H=C6H4),其Ω=4〔 =4〕,化合物A的Ω= =6。

分析①的答案可得:A的Ω等于各基团的Ω之和(6=4+2+0),C6H4的价数即(2)等于异丙基价数即(1)与“—C≡C—H”的价数即(1)之和。

(2)根据上面分析可知:有机物和基团之间存在着四个守恒:碳原子数守恒、氢原子数守恒、不饱和度Ω守恒、价数守恒。即得方程式:

4a+6b+2c+3d=1114             ①

5a+4b+2c+7d=1526             ②

a+4b+c=352( )   ③

3a+2b=2c+d                                      ④

(①为碳原子数守恒,②为氢原子数守恒,③为不饱和度守恒,④为价数守恒)。

解之得:a=94,b=33,c=126,d=96。

 

 

【课本难题解答】

【习题】(课本第220页)

答:日常生活中接触到的新型有机高分子材料,大多在高科技领域。像大屏幕彩电的液晶显示屏、手提电脑的液晶显示屏。医用上的人工心脏材料,制汽车车身的玻璃钢等均为新型有机高分子材料。

版权问题            编辑: 冷雪      
  
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