新人教版高中化学选修5新型高分子材料 例题解析

新型高分子材料例题解析

几种特殊新型高分子材料

高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。而现代工程技术的发展，则向高分子材料提出了更高的要求，因而推动了高分子材料向高性能化、功能化和生物化方向发展，这样就出现了许多产量低、价格高、性能优异的新型高分子材料。

一、高分子分离膜

高分子分离膜是用高分子材料制成的具有选择性透过功能的半透性薄膜。采用这样的半透性薄膜，以压力差、温度梯度、浓度梯度或电位差为动力，使气体混合物、液体混合物或有机物、无机物的溶液等分离技术相比，具有省能、高效和洁净等特点，因而被认为是支撑新技术革命的重大技术。膜分离过程主要有反渗透、超滤、微滤、电渗析、压渗析、气体分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离、渗透汽化和液膜分离等。用来制备分离膜的高分子材料有许多种类。现在用的较多的是聚枫、聚烯烃、纤维素脂类和有机硅等。膜的形式也有多种，一般用的是平膜和空中纤维。推广应用高分子分离膜能获得巨大的经济效益和社会效益。例如，利用离子交换膜电解食盐可减少污染、节约能源：利用反渗透进行海水淡化和脱盐、要比其它方法消耗的能量都小；利用气体分离膜从空气中富集氧可大大提高氧气回收率等。

例1、下列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：有机玻璃是传统三大合成材料中的塑料，它不属于新型有机高分子材料。解答：本题正确答案为D。

例2、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、酿造业等。

B．复合材料一般是以一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂。

C．导电塑料是应用于电子工业的一种新型有机高分子材料。

D．合成高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到生物相容的程度。

解析：并不是所有人工合成的高分子材料植入人体都出现排斥反应，有不少的新型高分子材料具有优异的生物兼容性，在人体中排异很小，可以满足人工器官对材料的苛刻要求。

解答：本题正确的答案为：D。

二、高分子磁性材料

高分子磁性材料，是人类在不断开拓磁与高分子聚合物（合成树脂、橡胶）的新应用领域的同时，而赋予磁与高分子的传统应用以新的涵义和内容的材料之一。早期磁性材料源于天然磁石，以后才利用磁铁矿（铁氧体）烧结或铸造成磁性体，现在工业常用的磁性材料有三种，即铁氧体磁铁、稀土类磁铁和铝镍钴合金磁铁等。它们的缺点是既硬且脆，加工性差。为了克服这些缺陷，将磁粉混炼于塑料或橡胶中制成的高分子磁性材料便应运而生了。这样制成的复合型高分子磁性材料，因具有比重轻、容易加工成尺寸精度高和复杂形状的制品，还能与其它元件一体成型等特点，而越来越受到人们的关注。高分子磁性材料主要可分为两

大类，即结构型和复合型。所谓结构型是指并不添加无机类磁粉而高分子中制成的磁性体。目前具有实用价值的主要是复合型。

例3、微型音像磁带中的磁性材料的化学组成相当于Co

x Fe

3－x

O

4＋x

，若x值为0.5，则

下列有关说法中不正确的是（）

A 只含Co3＋、Fe3＋

B 含有Co3＋、Fe2＋、Fe3＋

C 其中Co3＋与Fe3＋的物质的量之比为1︰1

D 其中Co3＋与Fe3＋的物质的量之比为1︰4

解析：解此的关键要利用化学合化合价代数和为零这一规律首先将x=0.5代入，求

出其化学式为：Co

0.5Fe

3.5

O

4.5

换成最简式：CoFe

7

O

9

，按化合价代数和为零，不可能为A，

再利用十字交法，确定不可能为D。因此本题应选AD

三、光功能高分子材料

所谓光功能高分子材料，是指能够对光进行透射、吸收、储存、转换的一类高分子材料。目前，这一类材料已有很多，主要包括光导材料、光记录材料、光加工材料、光学用塑料（如塑料透镜、接触眼镜等）、光转换系统材料、光显示用材料、光导电用材料、光合作用材料等。光功能高分子材料在整个社会材料对光的透射，可以制成品种繁多的线性光学材料，像普通的安全玻璃、各种透镜、棱镜等；利用高分子材料曲线传播特性，又可以开发出非线性光学元件，如塑料光导纤维、塑料石英复合光导纤维等；而先进的信息储存元件兴盘的基本材料就是高性能的有机玻璃和聚碳酸脂。此外，利用高分子材料的光化学反应，可以开发出在电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光树脂、光固化涂料及粘合剂；利用高分子材料的能量转换特性，可制成光导电材料和光致变色材料；利用某些高分子材料的折光率随机械应力而变化的特性，可开发出光弹材料，用于研究力结构材料内部的应力分布等。

例4、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，试推断这两种单体结构简

式、。

（2）写出在（1）中由两种单体生成高聚物的化学反应方程

式：、

解答：

四、导电聚合物

例5、2000年10月10日，诺贝尔化学奖授予美国科学家艾伦·黑格、艾伦·马克迪尔米德

和日本科学家白川英树，以表彰他们有关导电聚合物的发展。他们研究发现：经过改造后的

塑料能够像金属一样表现导电性能。以聚乙炔为例，要使其能够导电，必须用I 2或Na 等做掺

杂处理。他们所做实验的原理通式是：

① [CH]n ＋ I 2 → [CH]n X ＋＋ I 3－

② CH]n ＋ Na → [CH]n X-＋ Na ＋

(1)请配平上述化学方程式

(2)[CH]n X ＋和[CH]n X- 形成的物质可看成是 类物质。NaI 3类化合物很多,如CsICl 2,

人们称之为卤素互化物,这类物质在化学反应中既可表现氧化性,也可表现还原性。

NaI 3可表示为NaI ·I 2，现有50.0ml 未知浓度的NaI 3溶液，向其中加入

25.0mL0.010mol/LFeCl 3溶液，可恰好完全反应，请通过计算确定NaI 3的物质的量浓度。

(3)[CH]n 是由乙炔(CH CH)在－78℃，ziegler-Narta 催化剂催化下聚合而成的链状分

子，请写出乙炔聚合的化学方程式

解析⑴根据电荷守恒原理先配电荷，然后再根据原子守恒的原理配平原子。⑵因两种微

粒分别带正、负电荷，形成的物质可看成是盐类物质。NaI 3溶液与FeCl 3溶液反应的实质是2Fe 3

＋+2I -=2Fe 2＋+I 2，n (Fe 3＋)=0.01mol/L ×0.025L=0.00025mol ，所以：

C(NaI 3)=0.00025mol/0.05L=0.0050mol/L 。

(3)炔聚合成链状分子显然是断键发生加聚反应：

答案： ⑴①2，3x,2,3x ②1,x,1,x ⑵盐，0.005mol/L ⑶。

五、环境友好材料

例6、聚苯乙烯快餐盒、一次性塑料包装袋和聚氯乙烯农用地膜被视为危害环境的三大

“白色公害”。为解决一次性快餐盒所带来的“白色污染”问题，国家已于2000年11月禁止使用泡沫塑料饭盒，取而代之的是用纸浆、植物纤维等易循环利用原料制成的一次性“纸饭盒”。据报道，德国Danone 公司现已开发出的六十天能自行降解的绿色食品盒(杯)——聚乳酸(分子式为C 3ｎH 4ｎ+2O 2ｎ+1，分子结构中含有支链)包装材料。为解决农用地膜所带来的“白

色污染”问题，我国武汉大学张俐娜教授提出了“以甘渣浆、麦秆、芦苇浆”为原料来生产“再生纤维素共混膜”的研究课题，已获成功。使用“共混膜”不但能使农作物增产20％，而且其中使用寿命到最终后，其成分的30％可被微生物吃掉，剩余部分也会在40天内自动

降解，对土壤无副作用。请回答下列问题：

(1)人为因素引起的环境问题主要有两大类：一是生态破坏；二是

A ．环境污染

B ．水土流失

C ．土地沙漠化

D ．水质差缺水

(2)环保专家预言：废弃的地膜最终将成为祸害，你认为会造成什么祸害？

(3)有人建议焚烧处理这些一次性快餐盒和农用地膜等普通塑料废弃物，你认为是否可

行？为什么？

(4)张俐娜教授的研究课题有什么积极的环保意义？

(5)德国公司生产的绿色食品杯所用的原料乳酸可以从甜菜发酵的糖液中提取，然后通过____________反应可生成聚乳酸。聚乳酸的降解可分为两个阶段：首先是纯化学水解成乳酸

单体，然后是乳酸单体在微菌的高温下分解生成二氧化碳和水。这两步反应的化学方程式为

①__________________________ ，②________________________________________。

解析： (1)A