高中化學人教版 (2019)選擇性必修3第二節(jié) 高分子材料教案設計-教案下載-教習網(wǎng)

第五章合成高分子第二節(jié) 高分子材料第1課時通用高分子材料塑料、合成纖維、合成橡膠是20世紀人類的偉大成就，也是高分子化合物發(fā)展的重要成果。在科學技術迅速發(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.僅給社會和人們生活帶來了巨大的變化，而且合成高分子材料的研制和生產水平，已成為衡量一個國家現(xiàn)代化程度的標志之一。本節(jié)教學內容是在學完高分子基本合成方法和結構特點之后，從“三大合成材料”人手認識合成高分子材料的概貌。“三大合成材料”與學生生活息息相關，教學中應注意聯(lián)系學生的生活實際，從身邊的常見物質人手。充分利用廣泛的生活事例，將會使學生感到熟悉、親切、生動，可增強學習的興趣和熱情。教學策略側重于使學生了解高分子合成材料的分類及主要用途；幫助學生了解塑料、合成纖維、合成橡膠中典型代表物的有關聚合反應、聚合物的結構、性能特點；通過活動課或探究性學習介紹治理“白色污染”的途徑和方法，培養(yǎng)學生關注和愛護自然，樹立社會責任感，培養(yǎng)環(huán)境保護意識。課程目標學科素養(yǎng)1.了解合成高分子材料（塑料、纖維、橡膠）的性質和用途。2.了解合成高分子化合物在發(fā)展經濟、提高生活質量方面的貢獻。宏觀辨識與微觀探析:了解合成高分子材料（塑料、纖維、橡膠）的性質和用途。科學態(tài)度與社會責任:了解合成高分子化合物在發(fā)展經濟、提高生活質量方面的貢獻。教學重點：三大合成材料的組成和結構的特點教學難點：三大合成材料的組成和結構的特點講義教具【新課導入】[展示]嫦娥5號登月的照片。[引入]2020年11月24日凌晨,嫦娥5號在長征5號火箭巨大的推力下,啟程前往月球,經20多天旅程后帶著月壤返回,這是中國航天“探月工程”向世界展示出“中國力量”。其中制作國旗材料之一是高強度芳綸纖維，屬于高分子材料。【講解】高分子材料按用途和性能可分為通用高分子材料（包括塑料、合成纖維、合成橡膠、黏合劑、涂料等）和功能高分子材料（包括高分子分離膜、導電高分子、醫(yī)用高分子、高吸水性樹脂等）等類別。任務一：塑料塑料的主要成分及常見的塑料【講解】塑料的主要成分：合成樹脂，例如，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛樹脂等。塑料的分類【講解】[展示]塑料的線型結構和體型結構塑料按受熱特征分為：熱塑性塑料和熱固性塑料。熱塑性塑料具有長鏈狀的線型結構。受熱時，分子間作用力減弱，易滑動，可反復加工多次使用；冷卻時，相互引力增強，會重新硬化；熱固性塑料再次受熱時，鏈與鏈間會形成共價鍵，產生一些交聯(lián)，形成體型網(wǎng)狀結構，硬化定型，加工成型后不能加熱熔融。聚乙烯(1)聚乙烯的分類【講解】聚乙烯具有極其廣泛的用途，按合成方法可分為高壓法聚乙烯和低壓法聚乙烯。高壓法聚乙烯是在較高壓力與較高溫度，并在引發(fā)劑作用下，使乙烯發(fā)生加聚反應得到的，含有較多支鏈，密度和熔融溫度也較低，屬于低密度聚乙烯。低壓法聚乙烯在較低壓力和溫度下，用催化劑使乙烯發(fā)生加聚反應得到的，支鏈較小，密度和熔融溫度也較高，屬于高密度聚乙烯。[展示]展示保鮮膜（低密度聚乙烯）和酸奶瓶（高密度聚乙烯）。[展示]高壓法聚乙烯與低壓法聚乙烯的對比比較項目高壓法聚乙烯低壓法聚乙烯聚合反應條件150 MPa～300 MPa,200 ℃左右，使用引發(fā)劑0.1 MPa～2 MPa,60～100 ℃，使用催化劑高分子鏈的結構含有較多支鏈支鏈較少密度/ (g·cm－3)0.91～0.930.94～0.97軟化溫度/℃105～120120～140主要性能無毒，較柔軟無毒，較硬主要用途生產食品包裝袋、薄膜、絕緣材料等生產瓶、桶、板、管等(2) 高分子材料的彈性[設疑]我們平時用的耳機線為什么總纏在一起？【講解】一般的高分子材料都具有一定的彈性的原因：聚乙烯分子鏈上的碳原子完全由碳碳單鍵相連，單鍵可旋轉，使它不可能成一條直線，只能成不規(guī)則的卷曲狀態(tài)。當有外力作用時，卷曲的高分子鏈可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢復卷曲狀態(tài)。因此，一般的高分子材料都具有一定的彈性。(3) 影響高分子化合物熔點、密度的因素【講解】影響高分子化合物熔點、密度的因素：高分子鏈越長——相對分子質量越大——分子間的作用力越大——熔點、密度越高鏈與鏈之間越密——鏈之間的作用力越大——熔點、密度越高[設疑]為什么高壓聚乙烯比低壓聚乙烯的熔點低、密度也低呢？【講解】低密度聚乙烯的主鏈有較多長短不一的支鏈，支鏈結構有礙碳碳單鍵的旋轉和鏈之間的接近，鏈之間的作用力就比高密度聚乙烯的小，熔點和密度也就較低；相反，高密度聚乙烯的支鏈較少，鏈之間易于接近,相互作用力較大，熔點和密度都較高(4) 聚乙烯的應用【講解】①低密度聚乙烯可做無毒的食品包裝袋等薄膜制品，不用加入增塑劑就顯得十分柔軟。②高密度聚乙烯較硬一些,可做瓶、桶、板、管與棒材等。③通過改進聚合反應的催化劑，得到了超高相對分子質量聚乙烯(相對分子質量大于106)，具有高強度和高耐磨性，,使用溫度范圍廣，耐化學腐蝕，可用于制造防彈服、防彈頭盔、繩纜等。【過渡】酚醛樹脂是人們較早就開始使用的合成高分子，其生產歷史已超過百年，它使用酚或醛在酸或堿的催化下相互縮合而成的高分子。酚醛樹脂 [實驗5-1](1)在試管中加入2g苯酚、3 mL質量分數(shù)為40%的甲醛溶液和3滴濃鹽酸，在沸水浴中加熱。當試管中反應物接近沸騰時，從沸水浴中職出試管，并用/璃棒攪拌，觀察產物的顏色和狀態(tài)。(2)在另一試管中加入2g苯酚和3 mL質量分數(shù)為40%的甲醛溶液，置于水浴中加熱片刻，稍加振蕩后，加入0.5 mL濃氨水，注意與（1）中酸催化聚合反應的現(xiàn)象進行比較。.[實驗現(xiàn)象]實驗結論：苯酚與甲醛在酸或堿作用下均可發(fā)生縮聚反應生成樹脂。[原理探析]酚醛樹脂的合成方法(1)在酸催化下，等物質的量的苯酚與甲醛反應，苯酚鄰位或對位的氫原子與甲醛的碳基加成生成羥甲基苯酚，然后羥甲基苯酚之間相互脫水縮合成線型結構的高分子。+ n+(n?1)H2O(2)在堿催化下，苯酚與過量的甲醛反應，生成羥甲基苯酚的同時，還生成二羥甲基苯酚、三羥甲基苯酚等，繼續(xù)反應就可以生成網(wǎng)狀結構的酚醛樹脂。 2，4-二羥甲基苯酚 2，4，6-三羥甲基苯酚[性質]具有網(wǎng)狀結構的高分子受熱后不能軟化或熔融，也不溶于任何溶劑。[應用]酚醛樹脂主要用作絕緣、隔熱、阻燃、隔音等器材和復合材料?？捎糜谏a烹飪器具的手柄，一些電器與汽車的零部件，火箭發(fā)動機、返回式衛(wèi)星和宇宙飛船外殼等的燒蝕材料。【過渡】纖維是人們生活中的必需品。棉花、羊毛、蠶絲和麻等是大自然賦予人們的天然纖維；合成纖維創(chuàng)立于20世紀30年代。合成纖維性能優(yōu)異，用途廣泛，而且生產條件可控，原料來源豐富，不受自然條件影響。任務二：合成纖維認識天然纖維、再生纖維、合成纖維。【講解】天然纖維：棉花、羊毛、蠶絲和麻等是大自然賦予人們的；再生纖維：以木材、秸桿等農副產品為原料，經加工處理可以得到；合成纖維：以石油、天然氣、煤、農副產品為原料，將其轉化為單體,再經過聚合反應得到的是合成纖維。化學纖維：再生纖維與合成纖[小結] 合成纖維的六大綸及其優(yōu)點【講解】合成纖維的六大綸是指滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸，維綸被稱為人造棉花優(yōu)點：具有強度高、彈性好、耐腐蝕、不縮水、質輕保暖聚酯纖維 (1) 合成纖維中產量最大的是聚酯纖維中的滌綸。(2) 滌綸是聚對苯二甲酸乙二酯纖維的商品名稱，它是對苯二甲酸與乙二.醇在催化劑作用下發(fā)生縮聚反應生產的。(3) 特點及應用①特點：滌綸纖維的強度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透氣性和吸濕性差，可以與天然纖維混紡獲得改進。②滌綸是應用最廣泛的合成纖維品種，大量用于服裝與床上用品(如運動服、被套、睡袋等)、各種裝飾布料、國防軍工特殊織物（航天服、降落傘)，以及工業(yè)用纖維制品（過濾材料、絕緣材料、輪胎簾子線、傳送帶）等。聚酰胺纖維 (1) 聚酰胺纖維中的錦綸是較早面世的合成纖維之一。(2) 美國化學家卡羅瑟斯(W.H. Carothers，1896—1937）在研究脂肪族二元羧酸與脂肪族二元醇的縮聚反應時，得到的聚酯性能不理想，轉而研究己二胺與已二酸的縮聚反應，成功合成了聚己二酰己二胺纖維(又稱錦綸66、尼龍66，兩個數(shù)字6分別代表二胺和二酸所含碳原子的個數(shù))。(3) 應用：聚己二酰己二胺不溶于普通溶劑，熔化溫度高于260 ℃，拉制的纖維具有天然絲的外觀和光澤，耐磨性和強度超過當時任何一種纖維。20世紀40年代前后，使用尼龍生產的絲襪、降落傘、漁網(wǎng)、輪胎簾子線等產品陸續(xù)問世。此后，人們還合成了由6-氨基己酸合成的錦綸6、由癸二酸和癸二胺合成的錦綸1010等脂肪族聚酰胺纖維(錦綸)，以及耐高溫、高強度的芳香族聚酰胺纖維(芳綸)。【過渡】橡膠是一類具有彈性的物質，在外力作用下，橡膠的形狀會發(fā)生改變，去除外力后又能恢復原來的形狀。橡膠廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、國防、交通及日常生活的方方面面。任務三：合成橡膠1.橡膠的分類、橡膠產品及特點【講解】①橡膠分類：丁苯橡膠、順丁橡膠、丁腈橡膠、氯丁橡膠、乙丙橡膠、硅橡膠等，②具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。[小結] 橡膠概述【講解】橡膠的相對分子質量比大多數(shù)塑料和合成纖維的都要高，一般在105~106。認識順丁橡膠【講解】丁烯橡膠是以1,3-丁二烯為原料，在催化劑作用下發(fā)生加聚反應，得到以順式結構為主的聚合物【展示】常見的橡膠名稱單體高聚物順丁橡膠CH2=CH—CH=CH2天然橡膠杜仲膠丁苯橡膠(SBR)CH2CH—CHCH2、氯丁橡膠(CBR) 順丁橡膠的缺點及改進措施【講解】(1) 缺點：該聚合物呈線型結構，分子鏈較柔軟，性能較差。(2) 改進措施：其與硫等硫化劑混合后加熱，硫化劑將聚合物中的雙鍵打開，以二硫鍵(—S—S—）等把線型結構連接為網(wǎng)狀結構，得到既有彈性又有強度的順丁橡膠。但硫化交聯(lián)的程度不宜過大，否則會使橡膠失去彈性。順丁橡膠具有很好的彈性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造輪胎。任務四：知識建構對本節(jié)內容進行知識建構合成高分子化合物提高了人類的生活質量．下列說法正確的是A. 滌綸、錦綸、蠶絲都屬于合成纖維
B. 塑料、液晶高分子和合成橡膠被稱為三大合成材料
C. 用于生產“尿不濕”的高吸水性樹脂屬于功能高分子材料
D. 酚醛樹脂是酚類物質和醛類物質加聚而成的高分子化合物【答案】C【解析】A.滌綸、錦綸屬于合成纖維，蠶絲是天然纖維，故A錯誤；
B.塑料、合成纖維和合成橡膠被稱為三大合成材料，故B錯誤；
C.高吸水性樹脂屬于功能高分子材料，故C正確；
D.酚醛樹脂是酚類物質和醛類物質縮聚而成的高分子化合物，故D錯誤；
故選：C。下列說法不正確的是A. 通常說的三大合成材料是指塑料、合成纖維、合成橡膠
B. 塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成樹脂
C. 用木材等經化學加工制成的黏膠纖維屬于合成纖維
D. 聚乙烯性質穩(wěn)定，不易降解，易造成“白色污染”【答案】C【解析】A.通常說的三大合成材料是指塑料、合成纖維、合成橡膠，故A正確；
B.塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成樹脂，故B正確；
C.用木材、草類等天然纖維經化學加工制成的黏膠纖維屬于人造纖維，利用石油、天然氣、煤等作原料制成單體，再經聚合反應制成的是合成纖維，故C錯誤；
D.聚乙烯性質穩(wěn)定，不易降解，易造成“白色污染”，故D正確。
故選C。化學與生產生活息息相關，下列說法錯誤的是A. 高溫結構陶瓷、壓電陶瓷、透明陶瓷、超導陶瓷都是新型陶瓷，均屬于硅酸鹽產品
B. 侯氏制堿法的工藝流程中應用了物質溶解度的差異
C. 我國在西周時期已發(fā)明了“酒曲”釀酒工藝，“酒曲”是一種酶
D. 塑料、合成橡膠和合成纖維三大合成材料主要是以石油、煤和天然氣為原料生產的【答案】A【解析】A.新型陶瓷屬于新型無機非金屬材料，不屬于硅酸鹽產品，主要為氮化物、碳化物以及金屬氧化物等，故A錯誤；
B.侯氏制堿法是利用在該實驗條件下的溶解度小促使反應發(fā)生，故B正確；
C.酶是一種特殊的催化劑，“酒曲”是一種酶，故C正確；
D.塑料、合成橡膠和合成纖維這三大合成材料，都主要是以石油、煤和天然氣為原料生產的，故D正確。2019年9月25日，北京大興國際機場正式投入運營。在這一形似“鳳凰展翅”的宏偉建筑中，使用了大量種類各異的材料。下列關于所使用材料的分類不正確的是選項ABCD材料
含釩鋼筋
安檢塑料筐
有機玻璃標牌
玻璃鋼內筒垃圾桶分類合金材料高分子材料無機硅酸鹽材料復合材料A. A B. B C. C D. D【答案】C【解析】A.含釩鋼筋是鐵、釩、碳等形成的合金材料，故A正確；
B.安檢塑料筐是合成樹脂，屬于高分子材料，故B正確；
C.有機玻璃標牌是高分子有機材料，故C錯誤；
D.玻璃鋼內筒垃圾桶是復合材料，故D正確；
故選：C。化學材料是人類生存及發(fā)展的重要物質基礎。下列說法正確的是A. 中國“天眼”用到的碳化硅是一種新型無機非金屬材料
B. 用棉花纖維紡成的棉線可用作被人體降解吸收的手術“縫合線”
C. 用于3D打印的鈦銅合金的熔點比其成分金屬的高
D. 塑料、橡膠和纖維都是以石油、煤等為原料生產的合成材料【答案】A【解析】A.中國“天眼”用到的碳化硅是一種新型無機非金屬材料，故A正確；
B.用棉花纖維紡成的棉線的主要成分是纖維素，人體很難降解纖維素，則棉線不能制成“縫合線”，故B錯誤；
C.合金的熔點一般比其成分金屬的熔點低，故C錯誤；
D.橡膠和纖維分為天然橡膠、天然纖維和合成橡膠、合成纖維，故D錯誤。本節(jié)課從當前新科技引入，激發(fā)學生進一步了解和學習的興趣。通過日常使用積累的感性認識，分析總結材料的性質。了解合成高分子材料（塑料、纖維、橡膠）的性質和用途。培養(yǎng)學生宏觀辨識與微觀探析的科學素養(yǎng)；通過分析不同纖維的單體和高分子的結構簡式，鞏固縮聚反應的認識思路；了解合成高分子化合物在發(fā)展經濟、提高生活質量方面的貢獻。培養(yǎng)科學態(tài)度與社會責任的化學核心素養(yǎng)。

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