聚合物的用途与环境问题

本页讲解中五聚合物一章的内容标准 12.4：聚合物的用途与环境问题。学过什么是聚合物、它们如何制成之后，现在你要权衡它们的好处与代价。

考试要你把用途与性质挂钩、解释塑料为何是环境问题，并提出减少问题的办法。这条标准常以结构题或论述题的形式出现，所以清晰的推理很重要。

用途与性质挂钩

合成聚合物取代了许多传统材料，因为它们兼具几项有用的性质：轻、坚固、制造便宜、防水、耐化学品、耐用、是良好的电与热绝缘体、易于成型成任何形状。关键技能是把每一种用途与一项性质挂钩。

聚合物	用途	使其适用的性质
聚乙烯	塑料袋、薄膜	轻、柔韧、防水
PVC	水管、电缆绝缘	坚韧、防水、良好绝缘
聚丙烯	容器、绳索	坚固、耐化学品
聚苯乙烯	包装、一次性杯	轻、良好隔热
尼龙	绳索、钓鱼线、纺织品	坚固、耐磨
有机玻璃	窗、镜片	透明、不易碎

当你回答「这种聚合物为何用于 X」的问题时，永远要命名性质，而不只是用途。

聚合物为何危害环境

使塑料有用的那些性质，耐用与耐侵蚀，在它们被丢弃时也使它们成为问题。

• 不可生物降解。 大多数合成聚合物是不可生物降解的：微生物无法分解它们。因此它们在环境中存留很长时间。
• 废物累积。 因为不腐烂，塑料作为垃圾堆积、填满垃圾场。丢弃的塑料会堵塞沟渠，而河流与海洋里的塑料在动物吞食或被缠住时会危害水生生物。
• 露天焚烧产生的有毒气体。 在露天焚烧塑料不是安全的办法。不完全燃烧释放一氧化碳（CO），一种有毒气体；完全燃烧仍会产生二氧化碳（CO₂），一种温室气体；而焚烧 PVC 会释放氯化氢（HCl），一种酸性、腐蚀性气体，以及其他有害物质。

减少问题的办法

你应能提出合理的措施，常记作减少、重用、回收三个步骤：

• 减少，少用塑料物品；例如自带袋子，而不是拿新的塑料袋。
• 重用，反复使用容器和瓶子，而不是用一次就丢。
• 回收，收集塑料并再加工成新产品，节省原材料、减少废物。
• 使用可生物降解或可光降解聚合物，较新的塑料，能被微生物或阳光分解。
• 妥善处置塑料，送往受控设施，而不是露天焚烧或随意倾倒。

例题

问题。 一块聚乙烯被完全燃烧。

聚乙烯的重复单元是，CH₂，CH₂，（分子式 C₂H₄），它按下式燃烧：C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O。计算 14 g 聚乙烯完全燃烧时，在室温下测得的二氧化碳体积。

[相对原子质量：H = 1，C = 12；气体摩尔体积 = 24 dm³ mol⁻¹]

第一步，求重复单元的 Mr。

C₂H₄ 的 Mr = (2 × 12) + (4 × 1) = 24 + 4 = 28

第二步，求燃烧的重复单元摩尔数。

摩尔数 = 质量 ÷ Mr = 14 g ÷ 28 g mol⁻¹ = 0.5 mol

第三步，用方程式的比例。 由 C₂H₄ + 3O₂ → 2CO₂ + 2H₂O，1 mol C₂H₄ 生成 2 mol CO₂，所以：

CO₂ 的摩尔数 = 0.5 × 2 = 1.0 mol

第四步，把 CO₂ 摩尔数换成体积。 用室温下的气体摩尔体积 24 dm³ mol⁻¹（= 24 dm³ mol⁻¹）：

体积 = 摩尔数 × 摩尔体积 = 1.0 mol × 24 dm³ mol⁻¹ = 24 dm³

答案。 14 g 聚乙烯完全燃烧在室温下生成 24 dm³ 二氧化碳。

注意在露天，不完全燃烧还会释放有毒的一氧化碳，这正是不鼓励露天焚烧塑料的原因。

练习题

问题。 塑料袋等合成聚合物在马来西亚造成严重的废物问题。

(a) 解释为何这些聚合物会在环境中存留很长时间。(b) 说出为何露天焚烧不是处置它们的好办法。

(c) 提出两种减少塑料废物的办法。

答案。 (a) 这些聚合物不可生物降解，微生物无法分解它们，所以它们不腐烂，会在环境中存留很长时间。(b) 露天焚烧释放有毒气体如一氧化碳，焚烧 PVC 会放出酸性的氯化氢，污染空气。(c) 以下任选两项：减少塑料使用（如可重复使用的袋子）、重用容器、回收塑料，或使用可生物降解聚合物。

考试提示

对「用途」题，永远把用途与论证它的性质配对，例如「PVC 用于水管，因为它坚韧又防水」。对「环境」题，最重要的一个词是不可生物降解，你应能定义它。

被问到燃烧时，要命名实际的有害气体，一氧化碳（有毒）、二氧化碳（温室气体），以及 PVC 的氯化氢（酸性），而不是笼统地说它「造成污染」。最后以具体的减少、重用、回收措施收尾。

在试卷二的论述题里，清晰的结构，用途配性质、问题配原因、然后是解决办法，能稳稳地得分。

本节定位

这是 聚合物 一章的内容标准 12.4，它以把一切用到现实生活来收束全章。你在这里权衡的合成聚合物，聚乙烯、PVC、聚丙烯，正是天然与合成聚合物（12.1）里介绍过、并由你在 12.2 学过的聚合反应制成的那些。

在本章 例题 页面练习燃烧计算与论述结构，并在 常见错误 页面核对环境题的准确措辞。在我们以英文授课、每小时 RM50 起的在线一对一 SPM化学课上，一对一老师可以帮你把试卷二论述题的结构搭好，让用途、问题与解决办法各自得分。

快速回顾

• 合成聚合物之所以被使用，是因为它们轻、坚固、便宜、防水、耐用且易于成型，把每种用途与一项性质挂钩。
• 主要问题是大多数塑料不可生物降解，所以会作为废物累积。
• 露天焚烧释放一氧化碳（有毒）、二氧化碳（温室气体），以及来自 PVC 的氯化氢（酸性）。
• 用减少、重用、回收、使用可生物降解聚合物并妥善处置塑料来管理废物。