高二化学人教版选修5有机化学基础第五章第三节功能高分子材料课时分层作业18

- 1 - 功能高分子材料 一、选择题(本题包括 6 小题,每小题 4 分,共 24 分) 1.(2019·重庆高二检测)下列物质不属于新型有机高分子材料的是 ( ) A.高分子分离膜 B.液晶高分子材料 C.生物高分子材料 D.有机玻璃 2.聚丙烯酸钠(单体为 CH2 CHCOONa)是一种高性能吸水树脂,可在干旱地区用于农业、林业、 植树造林时的抗旱保水。下列关于聚丙烯酸钠的说法正确的是 ( ) A.聚丙烯酸钠的结构式为—CH2＝CH—COONa B.聚丙烯酸钠具有热塑性 C.聚丙烯酸钠可以通过单体发生缩聚反应制得 D.聚丙烯酸钠是一种体型结构的高分子材料 3.有关高分子材料的叙述正确的是 ( ) A.合金属于高分子材料 B.光导纤维属于高分子化合物 C.塑料为天然高分子化合物 D.橡胶分为天然橡胶与人工合成橡胶 4.神舟八号的返回舱外形看起来像一口大钟,大约 3 吨重,是世界上现有的最大的返回舱。为 了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧,应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面,这种材料 应该具有的性质是 ( ) A.良好的导电性 B.密度较大,以增大飞船的惯性 C.轻质防热,可承受上千摄氏度的高温 D.质地柔软,以利于飞船的变形 5.(2019·日照高二检测)科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术,即在沙漠中喷洒一定量 的聚丙烯酸酯( )与水的混合物,使其与沙粒结合,既能阻止地下的盐分上升,又 能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是 ( ) - 2 - ①聚丙烯酸酯的单体结构简式为 CH2 CHCOOR ②聚丙烯酸酯没有固定的熔沸点 ③聚丙烯酸酯能发生加成反应 ④合成聚丙烯酸酯的反应属于缩聚反应 A.③④ B.①② C.①②③ D.①②③④ 6.高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化。下列材料不 属于功能高分子材料的是 ( ) A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料 B.用于制造 CPU 芯片的良好半导体材料单晶硅 C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂 D.能导电的掺杂聚乙炔 二、非选择题(本题包括 2 小题,共 26 分) 7.(12 分)医用化学杂志曾报道,有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料 C,用这种功能高 分子材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的手术缝合线好。它的合成过程如图: (B: 是 A 合成 C 的中间体,它是由两分子 A 脱去两分子水形成的)。 (1)写出 A、C 的结构简式:A_______________,C_____________________。 (2)写出由 A 制取 B 反应的化学方程式:__________________________。 (3)医用高分子材料应具备哪些特性:___________________________。 8.(14 分)感光性高分子也称为“光敏性高分子”,是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制 造中应用较广的新型高分子材料,其结构简式为 试回答下列问题: (1) 已 知 它 是 由 两 种 单 体 经 酯 化 后 聚 合 而 成 的 , 试 推 断 这 两 种 单 体 的 结 构 简 式 ___________________________、 ________________________。 (2)写出在(1)中由两种单体生成高聚物反应的化学方程式: ____________。 (3)对此高聚物的性质判断不正确的是____________(填字母编号)。 A.在酸性条件下可以发生水解 B.此高聚物不能使溴水褪色 - 3 - C.此高聚物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.此高聚物可与溴水发生取代反应 E.此高聚物水解后可得到另一种高聚物 提升训练 一、选择题(本题包括 4 小题,每小题 5 分,共 20 分) 1.(2019·重庆高二检测)关于材料的下列说法中正确的是 ( ) A.废旧轮胎均可直接在室外焚烧处理 B.具有网状结构的酚醛树脂可溶于酒精 C.复合材料玻璃钢具有强度高、质量轻等优点 D.合成纤维、人造纤维和光导纤维均为有机高分子材料 2.用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术,这种塑料骨钉不仅具有相当的 强度,而且可在人体内水解,使骨科病人免遭拔钉的痛苦。合成这种塑料骨钉的原料能与强碱 溶液反应,也能在浓硫酸条件下形成环酯。则合成这种塑料骨钉的原料是 ( ) A.CH2 CH—CH2Cl B.CH2 CH—COOH C.CH3—CH(OH)—COOH D.H2N—CH2—COOH 3.(2019·广州高二检测)下列有关新型高分子材料应用的说法不正确的是 ( ) A.高分子膜利用其选择性透过能力,可用于海水淡化、污染控制、物质制取与回收等 B.作为医用高分子材料制人造器官,必须考虑其与人体的相容性和机械性能 C.新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子,与水生成易挥发性物质,所以称为“尿不湿” D.新材料的研究正向智能化、高功能化的方向发展 4.(2019·北京高二检测)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构 片段如下图。 - 4 - 下列关于该高分子的说法正确的是 ( ) A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境 B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH 或—NH2 C.氢键对该高分子的性能没有影响 D.结构简式为 二、非选择题(本题包括 2 小题,共 30 分) 5.(14 分)碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料,其强度比钢铁材料大,而密度比铝 小。制取碳纤维材料的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体氛围中进行高温处理而获得,这 种碳纤维的结构可表示如下: (1)构成这种碳纤维的元素是_____________________,其原子个数比为_______________。 (2)这种碳纤维能否导电?请说明理由:___________________________。 6.(16 分)(2019·昆明高二检测)聚酰胺纤维 M 是一种新型超高性能纤维,它的防热和防火性 能十分出色。聚酰胺纤维 M 的结构简式为 下面是聚酰胺纤维 M 的一种合成路线(部分反应未注明条件): A B C D E 请回答: (1)写出反应类型:A B___________________,G+H M__________________。 - 5 - (2)生成 B 的同时可能生成 B 的一种同分异构体,其结构简式为___________。 (3)写出 E F 反应的化学方程式: ___________________________________。 功能高分子材料 一、选择题(本题包括 6 小题,每小题 4 分,共 24 分) 1.(2019·重庆高二检测)下列物质不属于新型有机高分子材料的是 ( ) A.高分子分离膜 B.液晶高分子材料 C.生物高分子材料 D.有机玻璃 【解析】选 D。有机玻璃不具备新型有机高分子材料所具有的特殊功能,因而不属于新型有机 高分子材料,A、B、C 选项中的物质都是新型高分子材料。 2.聚丙烯酸钠(单体为 CH2 CHCOONa)是一种高性能吸水树脂,可在干旱地区用于农业、林业、 植树造林时的抗旱保水。下列关于聚丙烯酸钠的说法正确的是 ( ) A.聚丙烯酸钠的结构式为—CH2＝CH—COONa B.聚丙烯酸钠具有热塑性 C.聚丙烯酸钠可以通过单体发生缩聚反应制得 D.聚丙烯酸钠是一种体型结构的高分子材料 【解析】选 B。通过题意确定聚丙烯酸钠由单体通过加聚反应制得;D 项应为线型高分子材料; 聚丙烯酸钠的结构中—COONa 应作为支链,即结构简式为 。 3.有关高分子材料的叙述正确的是 ( ) A.合金属于高分子材料 B.光导纤维属于高分子化合物 C.塑料为天然高分子化合物 D.橡胶分为天然橡胶与人工合成橡胶 【解析】选 D。合金是不同金属按一定比例、在一定条件下,按一定方法合成的金属混合物, 不是高分子化合物,A 错误;光导纤维主要成分是二氧化硅,不是高分子化合物,B 错误;塑料是 人工合成的高分子化合物,C 错误;橡胶分为天然橡胶与人工合成橡胶,D 正确。 4.神舟八号的返回舱外形看起来像一口大钟,大约 3 吨重,是世界上现有的最大的返回舱。为 了防止飞船与大气层摩擦产生高温而燃烧,应该选择某种特殊材料覆盖在飞船表面,这种材料 - 6 - 应该具有的性质是 ( ) A. 良好的导电性 B.密度较大,以增大飞船的惯性 C.轻质防热,可承受上千摄氏度的高温 D.质地柔软,以利于飞船的变形 【解析】选 C。为了防止飞船在升空和着陆时因摩擦产生高温而燃烧,覆盖在飞船表面的物质 应该具有隔热的特点,能耐高温,另外还应质轻,以减小飞船升空时的能量损耗。 5.(2019·日照高二检测)科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术,即在沙漠中喷洒一定量的 聚丙烯酸酯( )与水的混合物,使其与沙粒结合,既能阻止地下的盐分上升,又能 拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是 ( ) ①聚丙烯酸酯的单体结构简式为 CH2 CHCOOR ②聚丙烯酸酯没有固定的熔沸点 ③聚丙烯酸酯能发生加成反应 ④合成聚丙烯酸酯的反应属于缩聚反应 A.③④ B.①② C.①②③ D.①②③④ 【解析】选 B。聚丙烯酸酯是由单体丙烯酸酯发生加聚反应得到的高分子化合物;由于聚丙烯 酸酯属于混合物,因此没有固定的熔沸点。 6.高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化。下列材料不 属于功能高分子材料的是 ( ) A.用于生产光盘等产品的光敏高分子材料 B.用于制造 CPU 芯片的良好半导体材料单晶硅 C.能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂 D.能导电的掺杂聚乙炔 【解析】选 B。B 项中半导体材料单晶硅,属于传统的无机非金属材料。A 项中光敏高分子材料、 C 项中高吸水性树脂、D 项中导电高分子材料均属于功能高分子材料。 二、非选择题(本题包括 2 小题,共 26 分) 7.(12 分)医用化学杂志曾报道,有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料 C,用这种功能高 - 7 - 分子材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的手术缝合线好。它的合成过程如图: (B: 是 A 合成 C 的中间体,它是由两分子 A 脱去两分子水形成的)。 (1)写出 A、C 的结构简式:A_______________,C_____________________。 (2)写出由 A 制取 B 反应的化学方程式:__________________________。 (3)医用高分子材料应具备哪些特性:___________________________。 【解析】从题给条件可知,B 分子为环酯且具有对称结构。采用平均拆分法,可得 A 的结构简 式为 。A 生成 C 的反应为酯化原理的缩聚反应。 答案:(1) (2) +2H2O (3)优异的生物相容性、较少受到排斥、无毒性、具有很高的机械性能(答案合理即可) 8.(14 分)感光性高分子也称为“光敏性高分子”,是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造 中应用较广的新型高分子材料,其结构简式为 试回答下列问题: (1) 已 知 它 是 由 两 种 单 体 经 酯 化 后 聚 合 而 成 的 , 试 推 断 这 两 种 单 体 的 结 构 简 式 ___________________________、 ________________________。 (2)写出在(1)中由两种单体生成高聚物反应的化学方程式: ____________。 (3)对此高聚物的性质判断不正确的是____________(填字母编号)。 A.在酸性条件下可以发生水解 B.此高聚物不能使溴水褪色 C.此高聚物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.此高聚物可与溴水发生取代反应 E.此高聚物水解后可得到另一种高聚物 【解析】(1)发生的是酯化反应,只要找出相应的“醇”和“羧酸”就可以了,对应的醇是乙烯 醇(CH2 CH—OH),对应的羧酸是不饱和芳香酸( )。 (2)已经找出了相应的两种单体,发生的是酯化反应,要写出化学方程式也就不难了。在书写时, - 8 - 不能漏掉产物中的小分子(水),反应的化学方程式要配平。 CH2 CH—OH+ +H2O, n 。 (3)此高聚物含有 ,能发生酸性水解,A 项正确;水解后能得到聚乙烯醇,E 项正确;因 为高聚物中含有典型的 ,它能使高锰酸钾酸性溶液褪色,C 项正确;能使溴水褪色,B 项 错误;此高聚物中含有苯环结构,其中苯环上的氢原子能与液溴发生取代反应,但不与溴水反 应,D 项错误。 答案:(1)CH2 CH—OH (2)CH2 CH—OH+ +H2O, n (3)B、D 【方法规律】解答有机题的几点技巧 (1)判断物质所具有的性质时,应判断该物质所具有的官能团,一定要熟知官能团的性质。 (2)书写缩聚反应时,不要漏掉小分子产物;书写高聚物水解的化学方程式时,水分子的个数与 聚合度相对应。 (3)含苯环的有机物的同分异构体书写时,一要注意支链在苯环上的相对位置,二要注意微调 支链结构,支链的结构一般变化不大。 提升训练 一、选择题(本题包括 4 小题,每小题 5 分,共 20 分) 1.(2019·重庆高二检测)关于材料的下列说法中正确的是 ( ) A.废旧轮胎均可直接在室外焚烧处理 B.具有网状结构的酚醛树脂可溶于酒精 C.复合材料玻璃钢具有强度高、质量轻等优点 D.合成纤维、人造纤维和光导纤维均为有机高分子材料 【解析】选 C。废旧轮胎的主要成分是橡胶和增塑剂等,除了含有 C、H、O 元素外,还含有 S, - 9 - 在室外焚烧处理会产生有毒气体二氧化硫,故 A 错误;电木是体型结构,即网状结构,属于热塑 性塑料,不溶于酒精等有机溶剂,故 B 错误;玻璃钢是将玻璃纤维和高分子材料复合而成的复合 材料,具有耐腐蚀、质量轻、强度高的性能,故 C 正确;光导纤维的主要成分是二氧化硅,故不 是有机高分子化合物,故 D 错误。 2.用高分子塑料骨钉取代钛合金骨钉是医学上的一项新技术,这种塑料骨钉不仅具有相当的 强度,而且可在人体内水解,使骨科病人免遭拔钉的痛苦。合成这种塑料骨钉的原料能与强碱 溶液反应,也能在浓硫酸条件下形成环酯。则合成这种塑料骨钉的原料是 ( ) A.CH2 CH—CH2Cl B.CH2 CH—COOH C.CH3—CH(OH)—COOH D.H2N—CH2—COOH 【解析】选 C。能与强碱溶液反应则应有羧基或酚羟基; 能形成环状酯,则分子中同时含有—OH 和—COOH。 3.(2019·广州高二检测)下列有关新型高分子材料应用的说法不正确的是 ( ) A.高分子膜利用其选择性透过能力,可用于海水淡化、污染控制、物质制取与回收等 B.作为医用高分子材料制人造器官,必须考虑其与人体的相容性和机械性能 C.新型的聚乙烯醇是高吸水性高分子,与水生成易挥发性物质,所以称为“尿不湿” D.新材料的研究正向智能化、高功能化的方向发展 【解析】选 C。聚乙烯醇是高吸水性高分子,主要是分子中含亲水基较多,所以有吸水性,不会 与水生成易挥发性的物质。 4.(2019·北京高二检测)一种芳纶纤维的拉伸强度比钢丝还高,广泛用作防护材料。其结构片 段如下图。 - 10 - 下列关于该高分子的说法正确的是 ( ) A.完全水解产物的单个分子中,苯环上的氢原子具有不同的化学环境 B.完全水解产物的单个分子中,含有官能团—COOH 或—NH2 C.氢键对该高分子的性能没有影响 D.结构简式为 【 解 析 】 选 B 。 根 据 图 示 可 知 , 该 高 分 子 完 全 水 解 后 生 成 、 ,苯环上的氢原子具有相同的化学环境,含有官能团—COOH 或—NH2,A 错 误,B 正确;氢键能影响物质的物理性质,故氢键对该高分子的性能有影响,C 错误;该高分子的 结构简式为 ,D 错误。 二、非选择题(本题包括 2 小题,共 30 分) 5.(14 分)碳纤维强化塑料是一种新型的高强度复合材料,其强度比钢铁材料大,而密度比铝 小。制取碳纤维材料的一种方法是将聚丙烯腈纤维在稀有气体氛围中进行高温处理而获得,这 种碳纤维的结构可表示如下: (1)构成这种碳纤维的元素是_____________________,其原子个数比为_______________。 (2)这种碳纤维能否导电?请说明理由:___________________________。 【解析】 答案:(1)C、H、N 3∶1∶1 (2)能导电,因为碳纤维中的氮原子还有未成键的电子,在外加电压作用下,可定向移动而导电 6.(16 分)(2019·昆明高二检测)聚酰胺纤维 M 是一种新型超高性能纤维,它的防热和防火性能 - 11 - 十分出色。聚酰胺纤维 M 的结构简式为 下面是聚酰胺纤维 M 的一种合成路线(部分反应未注明条件): A B C D E 请回答: (1)写出反应类型:A B___________________,G+H M__________________。 (2)生成 B 的同时可能生成 B 的一种同分异构体,其结构简式为___________。 (3)写出 E F 反应的化学方程式: ___________________________________。 【解析】(1)结合对苯二甲酸的结构简式和 A B C D 的转化条件,可推知 A 为 ,光照条件下,Cl2 与甲基上的“H”发生取代反应;G+H M,因 M 是高分子化 合物,结合 M 的结构简式知该反应为缩聚反应。 (2)A B 的转化过程中 Cl2 有可能与同一个甲基上的“H”发生二取代,故 B 的同分异构体的 结构简式为 。 (3)由 M 的结构简式知 E 为 ,由氯代烃在 NaOH 溶液中发生取代反应和 羧酸及酚羟基的性质可写出 E F 的化学方程式。 答案:(1)取代反应 缩聚反应 (2) (3) +6NaOH +2NaCl+4H2O - 12 -