第五章  合成高分子 第二節(jié)  高分子材料第二課時(shí)   功能高分子材料 塑料、合成纖維、合成橡膠是20世紀(jì)人類(lèi)的偉大成就，也是高分子化合物發(fā)展的重要成果。在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，以塑料、合成纖維、合成橡膠為代表的合成高分子材料不.僅給社會(huì)和人們生活帶來(lái)了巨大的變化，而且合成高分子材料的研制和生產(chǎn)水平，已成為衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是在學(xué)完高分子基本合成方法和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之后，從“三大合成材料”人手認(rèn)識(shí)合成高分子材料的概貌。“三大合成材料”與學(xué)生生活息息相關(guān)，教學(xué)中應(yīng)注意聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，從身邊的常見(jiàn)物質(zhì)人手。充分利用廣泛的生活事例，將會(huì)使學(xué)生感到熟悉、親切、生動(dòng)，可增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣和熱情。教學(xué)策略側(cè)重于使學(xué)生了解高分子合成材料的分類(lèi)及主要用途；幫助學(xué)生了解塑料、合成纖維、合成橡膠中典型代表物的有關(guān)聚合反應(yīng)、聚合物的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)；通過(guò)活動(dòng)課或探究性學(xué)習(xí)介紹治理“白色污染”的途徑和方法，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注和愛(ài)護(hù)自然，樹(shù)立社會(huì)責(zé)任感，培養(yǎng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。課程目標(biāo)學(xué)科素養(yǎng)1.了解功能高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和重要性能。2.了解合成高分子在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用以及在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面中的貢獻(xiàn)。1. 宏觀辨識(shí)與與微觀探析：了解功能高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和重要性能。2. 科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任:了解合成高分子在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用以及在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面中的貢獻(xiàn)。教學(xué)重點(diǎn)：功能高分子的結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響教學(xué)難點(diǎn)：功能高分子的結(jié)構(gòu)對(duì)性能的影響講義  教具【新課導(dǎo)入】[展示]帆船、人造心臟。【講解】為了適應(yīng)高科技產(chǎn)業(yè)等對(duì)材料的要求，化學(xué)工作者合成了具有某些特殊化學(xué)、物理及醫(yī)學(xué)功能的高分子材料。例如，用于化學(xué)反應(yīng)的高分子催化劑，用于分離純化的各種濾膜；用于信息存儲(chǔ)的磁性高分子，用于傳感器的形狀記憶高分子；用于吸水保水的高吸水性材料；可以替代人體器官、組織的醫(yī)用高分子材料；用于藥物緩釋的高分子藥物等。人們探索這些功能高分子材料時(shí)，需要考慮高分子的結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出擁有某種功能的高分子的結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)功能高分子材料有高分子分離膜、高分子催化劑、磁性高分子、記憶高分子、高吸水性材料、醫(yī)用高分子材料、高分子藥物等。任務(wù)一：高吸水性樹(shù)脂(1)                                                                                                                         用途：高吸水性樹(shù)脂可在干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)抗旱保水,改良土壤。例如,在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性樹(shù)脂,可以使苗木在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中有充足的水分。再如,嬰幼兒使用的紙尿褲可吸人其自身質(zhì)量數(shù)百倍的尿液而不滴漏,保證了嬰幼兒白天活動(dòng)與夜晚安睡。(2)                                                                                                                         啟發(fā)：人們從棉花、紙張等含纖維素物質(zhì)的吸水性得到啟發(fā),了解到它們的吸水性與纖維素分子鏈帶有許多親水的羥基有關(guān)。但是它們的吸水能力只有其自身質(zhì)量的20~40倍,擠壓后保有的水量也比較少。(3)                                                                                                                         改進(jìn)思路：人們要得到比棉花和紙張的吸水性更好.且耐擠壓、保水好的高吸水性材料，可以有兩種思路：一是改造纖維素或淀粉分子，接入強(qiáng)親水基團(tuán)；二是合成新的帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的高分子。(4)                                                                                                                         合成方法：①淀粉、纖維素等天然吸水材料的改性。在它們的主鏈上再接入帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力。如淀粉與丙烯酸鈉在一定條件下發(fā)生共聚后與交聯(lián)劑反應(yīng)生成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的淀粉-聚丙烯酸鈉高吸水性樹(shù)脂。    ②以帶有強(qiáng)親水基團(tuán)的化合物為單體，均聚或兩種單體共聚得到親水基團(tuán)的高聚物。如在丙烯酸鈉中加入少量交聯(lián)劑，在一定條件下發(fā)生聚合，得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚丙烯酸鈉高吸水性樹(shù)脂。聚丙烯酸鈉的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為。【思考與討論】在橡膠工業(yè)中，天然橡膠與合成橡膠一般都要經(jīng)過(guò)硫化工藝,將橡膠的線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在制備高吸水性樹(shù)脂時(shí)也要加入少量交聯(lián)劑，以得到具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂。思考為什么要將橡膠和高吸水性樹(shù)脂轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。【講解】高吸水性樹(shù)脂加交聯(lián)劑的目的是變支鏈型結(jié)構(gòu)為體型結(jié)構(gòu)，使其既有吸水性而又不溶于水，耐擠壓。【過(guò)渡】天然存在的物質(zhì)和人工合成得到的產(chǎn)物往往是不純的，需要經(jīng)過(guò)分離純化才能得到較純的物質(zhì)。例如，海水中含有豐富的無(wú)機(jī)鹽，若要將海水轉(zhuǎn)化為淡水，就要設(shè)法除去這些物質(zhì)。過(guò)去人們使用蒸餾法獲得淡水，耗能多，占地大，現(xiàn)在則可使用較為高效的分離膜法進(jìn)行淡化。任務(wù)二：高分子分離膜(1)原理：分離膜一般只允許水及一些小分子物質(zhì)通過(guò)，其余物質(zhì)則被截留在膜的另一側(cè)，成為濃縮液，達(dá)到對(duì)原液凈化、分離和濃縮的目的。(2)分類(lèi)：分離膜根據(jù)膜孔大小分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜等。(3)材料：高分子分離膜的材料主要是有機(jī)高分子材料，如醋酸纖維、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙讒等。 (3)應(yīng)用：高分子分離膜已廣泛用于海水淡化和飲用水的制取，以及果汁濃縮、乳制品加工、藥物提純、血液透析等領(lǐng)域。任務(wù)三：知識(shí)建構(gòu)能高分子材料的種類(lèi)和用途很多，我們根據(jù)生產(chǎn)、生活和科研工作的實(shí)際需求，在高分子材料結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合成路線設(shè)計(jì)，充分考慮經(jīng)濟(jì)和環(huán)保等因素，就能夠得到特定功能的高分子材料，使我們的生活更加美好。化學(xué)與生活、社會(huì)發(fā)展息息相關(guān)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是      A. FeO是一種具有磁性的黑色晶體，可作錄音磁帶的原材料
B. 植物油、石蠟油、礦物油、地溝油的化學(xué)成分完全相同
C. 聚丙烯酸鈉可作“尿不濕”的原料
D. 聚乙烯材料因其無(wú)毒且易降解，廣泛用于食品包裝【答案】C【解析】A.是一種具有磁性的黑色晶體，可作錄音磁帶的原材料，故 A錯(cuò)誤；
B.植物油、石蠟油、礦物油、地溝油的化學(xué)成分不相同，故B錯(cuò)誤；
C.聚丙烯酸鈉可作“尿不濕”的原料，故C正確；
D.聚乙烯材料無(wú)毒但難降解，故D錯(cuò)誤。
故選C。下列關(guān)于合成高分子化合物的說(shuō)法正確的是A. 滌綸、錦綸、蠶絲都屬于合成纖維
B. 塑料、合成樹(shù)脂和合成橡膠被稱為“三大合成材料”
C. 酚醛樹(shù)脂是酚類(lèi)物質(zhì)和醛類(lèi)物質(zhì)加聚而成的高分子化合物
D. “尿不濕”中的高吸水性樹(shù)脂屬于高分子材料【答案】D【解析】A.滌綸、錦綸都屬于合成纖維，蠶絲是天然纖維，故A錯(cuò)誤；
B.塑料、合成纖維和合成橡膠被稱為三大合成材料，故B錯(cuò)誤；
C.酚醛樹(shù)脂是酚類(lèi)物質(zhì)和醛類(lèi)物質(zhì)縮聚而成的高分子化合物，故C錯(cuò)誤；
D.高吸水性樹(shù)脂屬于功能高分子材料，是尿不濕的重要原料，故D正確。
故選D。2019年9月25日，北京大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)正式投入運(yùn)營(yíng)。在這一形似“鳳凰展翅”的宏偉建筑中，使用了大量種類(lèi)各異的材料。下列關(guān)于所使用材料的分類(lèi)不正確的是選項(xiàng)A.B.C.D.材料含釩鋼筋有機(jī)玻璃標(biāo)牌安檢塑料筐玻璃鋼內(nèi)筒垃圾桶分類(lèi)合金材料無(wú)機(jī)硅酸鹽材料高分子材料復(fù)合材料【答案】B【解析】A.含釩鋼筋是鐵、釩、碳等形成的合金材料，故A正確；
B.有機(jī)玻璃標(biāo)牌是高分子有機(jī)材料，故B錯(cuò)誤；
C.安檢塑料筐是合成樹(shù)脂，屬于高分子材料，故C正確；
D.玻璃鋼內(nèi)筒垃圾桶是復(fù)合材料，故D正確；
故選：B。下列有關(guān)說(shuō)法，正確的是A. 尼龍的單體是氨基己酸
B. 聚乳酸不宜做手術(shù)縫合線
C. 降落傘的主要材料維尼綸，通常在一定條件下，用聚乙烯醇與甲醛按物質(zhì)的量之比為來(lái)制取
D. 苯乙烯、1，丁二烯與丙烯腈在一定條件下可以加聚制取一種橡膠【答案】D【解析】A.尼龍的單體是己內(nèi)酰胺，故A錯(cuò)誤；
B.聚乳酸可以生物降解，宜做手術(shù)縫合線，故B錯(cuò)誤；
C.降落傘的主要材料維尼綸，通常在一定條件下，用聚乙烯醇與甲醛按物質(zhì)的量之比為來(lái)制取，故C錯(cuò)誤；
D.依據(jù)橡膠的結(jié)構(gòu)可知，苯乙烯、1，丁二烯與丙烯腈在一定條件下可以加聚制取一種橡膠，故D正確。
故選D。本節(jié)課創(chuàng)設(shè)情境，引入問(wèn)題。在已有知識(shí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)陌生有機(jī)化合物。引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合學(xué)過(guò)的有機(jī)反應(yīng)規(guī)律和新的信息設(shè)計(jì)功能高分子材料的合成路線，在設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)過(guò)程中培養(yǎng)綠色化學(xué)觀念，了解功能高分子材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和重要性能。培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與與微觀探析的核心素養(yǎng)；了解合成高分子在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用以及在發(fā)展經(jīng)濟(jì)、提高生活質(zhì)量方面中的貢獻(xiàn)。培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。 

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第二節(jié) 高分子材料

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