高中化学第3章探索生活材料第4节塑料纤维和橡胶教师用书新人教版选修77

学 习 资 料 专 题
第四节 塑料、纤维和橡胶
1．以热塑性塑料和热固性塑料以及橡胶的硫化为例，了解物质的结构对性质和用途的影响。

(重点)
2．化学方法在制造合成纤维和合成橡胶时所起到的重要作用。

(难点
)
一、合成材料
三大合成材料：塑料、合成纤维和合成橡胶。

1．塑料
(1)成分⎩
⎪⎨
⎪⎧
合成树脂
添加剂：如增塑剂、防老化剂等。

(2)制备：小分子――→聚合反应
塑料 ↓ ↓
(单体) (聚合物) 如：CH 2===CH 2是聚乙烯的单体。

(3)结构特点及性能
2
—CH 2
(1)天然纤维：包括棉花、羊毛、蚕丝、麻等。

(2)人造纤维：由木材等加工而成。

(3)合成纤维 ①概念
用石油、天然气、煤和农副产品作原料制成单体，然后再经化学合成和机械加工制成。

②性能⎩⎪⎨⎪
⎧
优点：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀和 不怕虫蛀
缺点：吸水性和透气性不如天然纤维
③典型代表物——“六大纶”
⎩⎪⎨⎪⎧
锦纶：聚酰胺纤维尼龙
涤纶：聚酯纤维的确良
腈纶：聚丙烯腈纤维人造羊毛维纶：聚乙烯醇纤维氯纶：聚氯乙烯丙纶：聚丙烯
1．合成纤维与天然纤维有什么不同？
【提示】 (1)吸水性：合成纤维的吸水性比天然纤维差。

(2)耐久性：合成纤维的耐久性比天然纤维强。

(3)保暖性：合成纤维的保暖性比天然纤维差一些。

(4)形成：天然纤维是天然高分子化合物，是由蛋白质或纤维素构成的；而合成纤维是通过加聚反应或缩聚反应形成的高分子化合物。

3．橡胶 (1)种类和性质
(2)结构特点
【提示】由于天然橡胶中有，易被空气中的氧气氧化而变质。

二、复合材料
1．概念
由两种或两种以上不同性能的材料组合起来，在性能上取长补短，就可以得到比单一材料性能优越的复合材料。

2．组成
由基体和增强剂组成。

3．性能
由于复合材料是由多种材料组合起来的，它的设计自由度很大：
(1)可以选择不同的组分材料。

(2)可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。

因此，复合材料具有比单一材料更优越的性能，根据其组成材料的不同，有的强度大、密度小；有的耐高温、耐腐蚀、绝缘性好；有的易导电、易导热等。

4．典型代表物——玻璃钢
(1)原料：玻璃纤维和合成树脂。

(2)优点：材料的强度大大提高、密度小、有较高的耐化学腐蚀性、电绝缘性和易加工性能，有较好的韧性。

(3)主要用途：制造汽车车身、火车车厢和船体，以及印刷电路板等。

3．为什么说复合材料是宇航工业发展的关键？
【提示】由于复合材料是由多种材料组合起来的，它的设计自由度很大，不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料的含量来满足不同的需求。

因此，复合材料是材料科学发展的必然趋势，它不仅成为宇航工业发展的关键，而且在民用工业如汽车、体育用品，甚至人类健康方面的应用前景也是十分广阔的。

第1
1．聚合物和单体的化学性质一样吗？
【提示】不同。

如乙烯能使溴水褪色，但聚乙烯不能。

2．热塑性塑料与热固性塑料的结构有什么特点？
【提示】热塑性塑料是线型分子，链与链之间以分子间作用力结合，受热时软化可重新塑造成型；热固性塑料是体型结构，受热时不会软化，一次成型后不能反复重塑。

第2步阐述——要点归纳，深化知识
1．塑料与树脂的区别与联系
(1)区别
①塑料：由树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成，主要成分是树脂。

②树脂：指没有与各种添加剂混合的高聚物。

(2)联系
塑料的基本性能主要决定于树脂的性能。

2．塑料的分类
有关塑料需注意的几点问题
(1)聚合物的相对分子质量虽然很大，但组成并不复杂，结构也很有规律性。

(2)聚合物与单体的化学性质有区别，如乙烯能使溴水褪色，但聚乙烯不能。

(3)当加热温度很高时，热固性塑料中链与链之间的共价键会断裂，塑料制品就会损坏，无法继续使用。

(4)“白色污染”是大量使用塑料制品造成的环境污染，为了保护人类的生存环境，人们开始利用废弃塑料，使它成为有用的资源：①回收用作材料。

②热解成单体。

③制成燃油和燃气。

第3步例证——典例印证，思维深化
现有两种高聚物A 、B ，A 能溶于氯仿等有机溶剂，B 不溶于任何溶剂，加热不
会变软或熔融，则下列叙述不正确的是( )
A ．高聚物A 可能具有弹性，而高聚物
B 一定没有弹性 B ．高聚物A 一定是线型高分子材料
C ．高聚物A 一定是体型高分子材料
D ．高聚物B 一定是体型高分子材料
【解析】 A 能溶于氯仿等有机溶剂说明一定不是体型高分子，而是线型高分子；B 不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则一定是体型高分子材料。

【答案】 C
物质的结构决定性质，性质反映物质的结构，在做这类题目时，要注意思考性质与结构的相互关系。

第4步运用——精选习题，落实强化
1．下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是( )
A．聚氯乙烯凉鞋B．电木插座
C．聚丙烯材料D．聚乙烯塑料膜
【解析】线型结构的高分子具有热塑性，即加热时可以变软成为黏稠状、流动的液体，该液体冷却后又变为固体，该固体再被加热后又熔为黏稠、流动的液体，所以线型结构的高分子材料具有良好的可塑性，能制成薄膜、拉成丝或压制成各种形状。

可用热修补法来修补破损的是线型高分子材料。

常见的线型高分子材料有聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。

而体型高分子材料一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性，如酚醛塑料(俗称电木)，不可以进行热修补。

【答案】 B
第1
1．什么是纤维？
【提示】纤维(纺织纤维)是指具有一定强度、弹性、细度、长度，可用来制造纺织品的材料。

2．人造纤维与合成纤维都是化学纤维，二者有什么区别？
【提示】人造纤维是用木材、草类纤维经化学加工制成的；合成纤维是利用石油、天然气、煤等作原料制成单体再经聚合反应制成的。

第2步阐述——要点归纳，深化知识
1．常见纤维的化学组成和性质
识别纤维最简便的方法是燃烧法。

根据燃烧时的现象不同，燃烧后产物形态，烟、烟灰、气味和燃烧后灰烬的不同，进行区分。

棉纤维：易燃，燃烧速度快，有烧纸的气味，烧出的灰保持原形，手触灰即散碎。

麻：燃烧快，产生黄色或蓝色火焰。

燃烧后仍保持原形，有烧枯草的气味，灰烬少，呈浅灰色。

羊毛：近火即卷缩，灼烧时臭味与烧毛发相同，灰烬缩成黑色易碎的颗粒。

丝：现象与毛相似。

但烧前丝线长而细，有光泽，与毛不同。

人造纤维(黏胶纤维)：易燃，燃烧速度快，有烧纸的气味，但灰烬很少。

第3步例证——典例印证，思维深化
国际上通行的环保产品概念，至少应满足下列四个条件：①原料能再生，②加
工无污染，③对消费者无危害，④废弃后可降解。

现不少厂家广告中称其保暖内衣是“绿色”“环保”“生态”产品，有的还称为纳米技术制造。

其实保暖内衣面料一般由3层组成，上下两层为普通高支全棉或涤棉材料，中间层是保暖内衣的保暖精华部分，其生产方法不同，材料不同，性能不同，保暖效果也不同。

其中间层通常用3种材料：①聚乙烯薄膜，②涤纶和丙纶复合绒，③羊毛等其他保暖材料，根本不是纳米技术制造。

保暖内衣应该具有的散热与储热，透气与抗风，导湿与保温的功能也许真的要用纳米技术才能解决。

(1)下列说法正确的是________。

A ．全棉是指天然棉花产品 B ．涤纶是合成纤维，不能降解 C ．保暖内衣有三层，所以保温效果好 D ．保暖内衣不能透气，否则保暖效果不好
(2)若某种品牌保暖内衣标志牌上标明中间层是羊毛，如何鉴别是否是真羊毛？________________________________________________________________
________________________________________________________________ _______________________________________________________________。

(3)聚乙烯薄膜、涤纶和丙纶复合绒的制造都是以石油作为原料，写出以石油产品乙烯为原料合成聚乙烯的化学方程式：____________________________
_______________________________________________________________。

(4)上述保暖内衣能否称为环保内衣？为什么？
________________________________________________________________ ________________________________________________________________
______________________________________________________________。

【解析】 保暖内衣由于含有涤纶、丙纶复合绒和羊毛等保暖材料，故保暖效果好。

鉴别羊毛可以用灼烧实验。

乙烯聚合可得聚乙烯。

此保暖内衣的原料不可再生，废弃后不能降解，不符合环保内衣标准。

【答案】 (1)AB
(2)可抽几根纤维点燃，如有烧焦羽毛的气味或灰烬用手指一压即碎就是纯羊毛(其他答案合理也可)
(3)n CH 2===CH 2――→
催化剂2
—CH 2
(4)不能，因为原料不能再生，废弃后不可降解
纤维的分类如下：
天然纤维：棉花、麻、羊毛、蚕丝 人造纤维：人造丝、人造棉、人造毛 合成纤维：“六大纶”
第4步运用——精选习题，落实强化
2．区分羊毛织品和尼龙布最简单的方法是( ) A ．灼烧并闻气味 B ．观察外观
C ．放在水中比较柔软性
D ．手摸，凭手感区分
【解析】 羊毛织品的主要成分为蛋白质，灼烧有烧焦羽毛的气味，尼龙布的成分为纤维，灼烧现象不同，可鉴别；而外观、柔软性、手感等相似，不能区分。

【答案】 A
第11．合金属于复合材料吗？
【提示】 复合材料的基本组成应有基体和增强体，且两者的性质有明显的差异。

而合金是由两种及两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的、具有金属特性的物质。

合金中无论是单一成分还是合金，性能都有很大的相似性，故合金不属于复合材料。

2．复合材料性能上有哪些优点？
【提示】 复合材料既保持了原有材料的特点，又使各组分之间协同作用，形成了优于原材料的特性。

例如：金属材料易被腐蚀，有机合成材料易老化、不耐高温，陶瓷材料易破碎，这些缺点都可以通过复合的方法予以改善。

第2步阐述——要点归纳，深化知识 1．复合材料
复合材料是由两种或两种以上性能不同的材料经特殊加工而成，复合材料的基本组成有基体和增强体，且两者的性质有明显的差异。

2．合金
合金是由两种及两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。

合金与其中的单一成分性能有很大的相似性，不属于复合材料。

第3步例证——典例印证，思维深化
下列说法错误的是 ( )
A ．玻璃钢是以玻璃纤维作增强体，合成树脂作基体的复合材料
B ．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料
C ．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作增强体
D ．航天飞机机身上使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的 【解析】 飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体、金属为基体的复合材料，而B 项中将基体与增强体颠倒了。

【答案】
B
复合材料⎩⎪⎨⎪⎧
基体⎩⎪⎨⎪
⎧
树脂基复合材料金属基复合材料
陶瓷基复合材料
增强体⎩⎪
⎨⎪
⎧
颗粒增强复合材料夹层增强复合材料
纤维增强复合材料
第4步运用——精选习题，落实强化 2．下列关于复合材料的说法正确的是( ) A ．将不同性质的材料经简单混合便成复合材料
B．合金就是复合材料
C．复合材料中的各部分作用相同
D．复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的
【解析】本题考查复合材料的概念，它不同于混合物、不同于合金。

复合材料由两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成，并不是简单的混合。

复合材料的两部分作用是不同的，基体起黏结作用，增强体起骨架作用。

【答案】 D
1．下列物质一定不是天然高分子的是( )
A．橡胶B．蛋白质
C．尼龙D．纤维素
【解析】橡胶有天然橡胶，尼龙只能人工合成。

【答案】 C
2．“喷水溶液法”是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子与沙土粒子结合，在地表下30～50 cm处形成一个厚0.5 cm的隔水层，既能阻止地下的盐分上升，又有拦截、蓄积雨水的作用，下列对聚丙烯酸酯的说法不正确的是( ) A．单体的结构简式为CH2===CH—COOR
B．在一定条件下能发生加成反应
C．在一定条件下能发生水解反应
D．没有固定的熔沸点
【解析】聚丙烯酸酯分子结构中无，故不能发生加成反应。

【答案】 B
3．天然橡胶的名称叫“聚异戊二烯”，它的单体为( )
A．CH2===CHCH2CH2CH3
B．CH3CH===CHCH===CH2
C．
D．
【解析】B为戊二烯，C为异戊二烯。

【答案】 C
4．复合材料中往往有一种材料作为基体，另一种材料作为( )
A．增塑剂B．发泡剂
C．防老化剂D．增强剂
【解析】复合材料中一种材料作为基体，另一种材料作为增强剂。

【答案】 D
5．为下列物质的性质选择相应的用途：
A．结构型高分子材料有强的磁性
B．聚氨酯树脂弹性好、耐老化、柔软、透气
C．丁腈橡胶耐油性好
D．热塑性丁苯橡胶坚固耐用而且富有弹性
E．乙丙橡胶柔韧性好
F．聚四氟乙烯的绝缘性好
(1)________用作电线、电缆的绝缘层
(2)________用作鞋底
(3)________用作密封胶条
(4)________用作油管，飞机的防弹油箱
(5)________用来制造人造皮革
(6)________用来制录音带
【解析】根据聚四氟乙烯绝缘性好可用作电线、电缆的绝缘层，聚氨酯树脂和丁苯橡胶坚固耐老化且弹性好可用作鞋底。

乙丙橡胶柔韧性好可用作密封胶条，丁腈橡胶耐油性好可用作油管，结构型高分子材料有磁性可用来制录音带。

【答案】(1)F (2)BD (3)E (4)C (5)B (6)A
学业分层测评(十二)
(建议用时：30分钟)
[学业达标]
1．人们在日常生活中大量使用各种高分子材料，下列说法正确的是( )
A．天然橡胶易溶于水
B．羊毛是合成高分子材料
C．聚乙烯塑料是天然高分子材料
D．聚氯乙烯塑料会造成“白色污染”
【解析】天然高分子化合物一般不溶于水，A项错误；羊毛是天然高分子化合物，B 项错误；聚乙烯塑料是合成高分子化合物，C项错误；聚氯乙烯塑料会造成“白色污染”，D项正确。

【答案】 D
2．下列关于天然橡胶的叙述不正确的是( )
A．天然橡胶能溶于汽油、苯等有机溶剂
B．天然橡胶是天然高分子化合物
C．天然橡胶含有碳碳双键，能发生加成反应
D．天然橡胶受空气、日光作用，会被还原而老化
【解析】从天然橡胶的结构简式可知，天然橡胶为线型结构，能溶于汽油、苯等有机溶剂，A项正确；天然橡胶是天然高分子化合物，B项正确；天然橡胶分子中含有碳碳双键，能发生加成反应，受日光、空气作用，会逐渐被氧化而老化，C项正确，D项错误。

【答案】 D
3．橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。

下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是 ( )
A．橡皮筋B．汽车外胎
C．普通气球D．医用乳胶手套
【解析】橡皮筋和普通气球的弹性好，所以硫化程度小，汽车外胎与医用乳胶手套相比，前者要承受更大的压力，所以制汽车外胎的橡胶硫化程度最高。

【答案】 B
4．下面有关发泡塑料饭盒的叙述，不正确的是( )
A．主要材质是高分子材料
B．价廉、质轻、保温性能好
C．适用于微波炉加热食品
D．不适于盛放含油较多的食品
【解析】
5．日本电气公司在以玉米为原料的聚乳酸树脂中混入碳纤维和特殊黏合剂制得新型高热传导率的生物塑料。

当加入30%的碳纤维时，生物塑料的热传导率为不锈钢的2倍，密度只有不锈钢的1/5。

下列说法不正确的是( )
A．生物塑料是一种新型复合材料
B．生物塑料中聚乳酸树脂为基体，碳纤维为增强体
C．生物塑料可用于制造电脑或手机的导热材料
D．生物塑料可用于制造航天工业上的保温材料
【解析】生物塑料是一种新型复合材料，由于导热性良好可用于制造导热材料，不能用于制保温材料。

【答案】 D
6．儿童玩具“喜羊羊”的内充物为无毒的聚酯纤维，其结构简式为
，下列说法正确的是( )
A．羊毛与聚酯纤维的化学成分相同
B．聚酯纤维在强碱溶液中能水解
C．合成聚酯纤维的反应属于加聚反应
D．聚酯纤维可以认为是苯甲酸和乙醇经酯化反应生成
【解析】由题可知，该聚酯纤维是通过羟基和羧基的酯化反应失去水分子而缩聚成的高分子。

羊毛为天然高分子中的蛋白质分子，与聚酯分子化学成分不相同，A错误；酯在碱性溶液中可以水解，B正确；合成聚酯纤维的反应类型应为缩聚反应，C错误；聚酯纤维的单体应是对苯二甲酸与乙二醇，D错误。

【答案】 B
7．某质检员将甲、乙、丙三种衣料做纤维检验，所得结果如下表：
A．甲为棉，乙为丝，丙为涤纶
B．甲为丝，乙为棉，丙为腈纶
C．甲为腈纶，乙为丝，丙为棉
D．甲为棉，乙为维尼纶，丙为丝
【解析】棉的主要成分是纤维素，燃烧无异味，乙为棉；丝的主要成分是蛋白质，燃烧有烧焦羽毛气味，甲为丝；涤纶、腈纶、维尼纶都是合成纤维。

【答案】 B
8．下列关于塑料的性质与用途说法不正确的是( )
A．热塑性塑料是线型分子，受热可变软，可反复塑化成型
B．热固性塑料是体型分子，受热不熔化，回收后不能直接利用
C．从塑料的结构分析，塑料在一般情况下不导电
D．食品包装袋是由乙烯通过缩聚反应生成的聚乙烯塑料
【解析】聚乙烯是由乙烯通过加聚反应生成的。

【答案】 D
[能力提升]
9．橡胶树是热带植物，在我国海南已有大面积种植。

从橡胶树的胶乳中可提取天然橡胶，天然橡胶的成分是聚异戊二烯，其结构为。

请回答下列问题：【导学号：72062140】
(1)天然橡胶能溶于汽油的根本原因是________________________________
_________________________________________________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。

天然橡胶加入适当硫进行硫化后，其结构由________变成________，因而硫化橡胶________(填“能”或“不能”)溶于汽油。

(2)天然橡胶的单体是一种无色液体，将该无色液体加入溴水中，溴水________(填“能”或“不能”)褪色。

【解析】从天然橡胶成分的结构简式
可知，天然橡胶为线型结构的高分子，能溶于汽油等有
机溶剂，同时链节中含有不饱和的碳碳双键能发生加成反应，使溴水褪色，当与硫进行硫化后，线型分子间通过硫原子发生交联变成网状结构，故其性质发生改变。

【答案】(1)天然橡胶是线型结构线型结构网状结构不能(2)能
10．聚氯乙烯简称PVC，是当今世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一。

(1)工业上用乙烯和氯气为原料经下列各步反应合成PVC ： 乙烯――→一定条件①甲――→一定条件②乙――→一定条件③PVC
氯乙烯是PVC 的单体，其结构简式为________。

反应①的反应类型是________。

反应①的化学方程式为_________________。

(2)有关PVC 的下列说法正确的是________。

A ．PVC 的单体是CH 3CH 2Cl B ．PVC 是高分子化合物
C ．PVC 能够使溴的四氯化碳溶液褪色
D ．PVC 易降解
【解析】 (1)首先确定聚合物及其单体的结构简式。

①聚氯乙烯结构简式为2
—。

②单体为CH 2=====CHCl
然后分析反应类型及聚合物性质。

①乙烯先与Cl 2加成，再消去一分子HCl ，通过加聚即可得PVC 。

②氯乙烯含碳碳双键，但聚氯乙烯不含。

【答案】 加成反应
CH 2=====CH 2＋Cl 2――――→一定条件
ClCH 2—CH 2Cl （2）B。