高中化學(xué) 第五章 進(jìn)入合成有機(jī)高分子化合物的時(shí)代 5.2 應(yīng)用廣泛的高分子材料教案 新人教版選修5(1).doc

第五章 進(jìn)入合成有機(jī)高分子化合物的時(shí)代第二節(jié) 應(yīng)用廣泛的高分子材料第一課時(shí)【教學(xué)目標(biāo)】1了解高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基本性質(zhì)，體會(huì)高聚物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系。 2了解塑料的性能和用途。 3進(jìn)一步熟練掌握高分子單體與高分子之間的互推技能、加聚和縮聚反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)。 【教學(xué)過(guò)程】一、新型高分子材料介紹1.功能高分子材料 (1)含義：功能高分子材料是指既有傳統(tǒng)高分子材料的機(jī)械性能，又有某些特殊功能的高分子材料。(2)分類(lèi)：新型骨架結(jié)構(gòu)的高分子材料。特殊功能材料，即在合成高分子的主鏈或支鏈上引入某種功能原子團(tuán)，使其顯示出在光、電、磁、聲、熱、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等方面的特殊功能。(3)高吸水性樹(shù)脂：合成方法：a對(duì)淀粉、纖維素等天然吸水材料進(jìn)行改性，在它們的高分子鏈上再接上含強(qiáng)親水性原子團(tuán)的支鏈，以提高它們的吸水能力。b以帶有強(qiáng)親水性原子團(tuán)的化合物為單體，均聚或共聚得到親水性高聚物。$ 性能：可吸收幾百至幾千倍于自身質(zhì)量的水，同時(shí)保水能力強(qiáng)，還能耐一定的擠壓作用。應(yīng)用：干旱地區(qū)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、植樹(shù)造林時(shí)抗旱保水，改良土壤，改造沙漠。2復(fù)合材料(1)含義：指將幾種不同的材料組合在一起制成的一種新型材料。其中一種材料作為基體，其他材料作為增強(qiáng)材料。高分子、金屬、陶瓷等都可作為基體，目前發(fā)展最快的是碳纖維作增強(qiáng)劑。(2)性能：具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，彌補(bǔ)了單一材料在性能上的缺陷。(3)應(yīng)用：宇宙航空工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、體育用品、人類(lèi)健康等方面。3新型高分子和傳統(tǒng)的三大合成材料的關(guān)系(1)二者在本質(zhì)上并沒(méi)區(qū)別。從組成元素上看，都是由 c、h、o、n、s 等元素組成；從合成反應(yīng)上看，都是由單體經(jīng)加聚或縮聚反應(yīng)形成的；從結(jié)構(gòu)上看，都有線型、體型結(jié)構(gòu)。(2)它們的重要區(qū)別在功能和性能上，與傳統(tǒng)材料相比，新型有機(jī)高分子材料的性能更優(yōu)異，往往具備傳統(tǒng)材料所沒(méi)有的特殊性能，可用于許多特殊領(lǐng)域。二、幾種常見(jiàn)的塑料1.聚乙烯 優(yōu)點(diǎn)： （1）良好的耐熱性（軟化點(diǎn)120-125）和耐寒性（脆化溫度：-70）、使用溫度可達(dá)100。 （2）機(jī)械性能（拉伸、彎曲、壓縮、剪切強(qiáng)度和硬度均優(yōu)于ldpe，耐磨性好。 （3）介電性能優(yōu)良（絕緣材料?。?（4）化學(xué)穩(wěn)定性良好，室溫下不溶于任何有機(jī)溶劑，耐酸、堿、鹽。 （5）吸水性和水蒸汽透過(guò)率很低（包裝好材料?。?。 缺點(diǎn)： （1）耐老化性能（熱氧老化）較差抗氧劑和紫外吸收劑； （2）在受力作用下，熱變形溫度很低。聚乙烯的加工與應(yīng)用 聚乙烯可用吹塑、擠出、注射成型等方法加工，廣泛應(yīng)用于制造薄膜、中空制品、纖維和日用雜品等。 （1）聚乙烯應(yīng)用薄膜 低密度聚乙烯總產(chǎn)量的一半以上經(jīng)吹塑制成薄膜，這種薄膜有良好的透明性和一定的抗拉強(qiáng)度，廣泛用作各種食品、衣物、醫(yī)藥、化肥、工業(yè)品的包裝材料以及農(nóng)用薄膜。也可用擠出法加工成復(fù)合薄膜用于包裝重物。 1975年以來(lái)，高密度聚乙烯薄膜也得到發(fā)展，它的強(qiáng)度高、耐低溫、防潮，并有良好的印刷性和可加工性。 線型低密度聚乙烯的最大用途也是制成薄膜，其強(qiáng)度、韌性均優(yōu)于低密度聚乙烯，耐刺穿性和剛性也較好，透明性雖較差，仍稍?xún)?yōu)于高密度聚乙烯。 此外，還可以在紙、鋁箔或其他塑料薄膜上擠出涂布聚乙烯涂層，制成高分子復(fù)合材料。 （2）聚乙烯應(yīng)用中空制品 高密度聚乙烯強(qiáng)度較高，適宜作中空制品。如牛奶瓶、去污劑瓶；可用吹塑法制成瓶、桶、罐、槽等容器，或用澆鑄法制成槽車(chē)罐和貯罐等大型容器。 （3）聚乙烯應(yīng)用管板材 擠出法可生產(chǎn)聚乙烯管材，高密度聚乙烯管強(qiáng)度較高，適于地下鋪設(shè)；擠出的板材可進(jìn)行二次加工；也可用發(fā)泡擠出和發(fā)泡注射法將高密度聚乙烯制成低泡沫塑料，作臺(tái)板和建筑材料；防護(hù)套（例如纜索護(hù)套）。 （4）聚乙烯應(yīng)用纖維 中國(guó)稱(chēng)為乙綸，一般采用低壓聚乙烯作原料，紡制成合成纖維。乙綸主要用于生產(chǎn)漁網(wǎng)和繩索，或紡成短纖維后用作絮片，也可用于工業(yè)耐酸堿織物。 目前已研制出超高強(qiáng)度聚乙烯纖維（強(qiáng)度可達(dá)34gpa），可用作防彈背心，汽車(chē)和海上作業(yè)用的復(fù)合材料。 （5）聚乙烯應(yīng)用雜品 用注射成型法生產(chǎn)的雜品包括日用雜品、人造花卉、周轉(zhuǎn)箱、小型容器、自行車(chē)和拖拉機(jī)的零件等；電冰箱容器、存儲(chǔ)容器、家用廚具、密封蓋等；制造結(jié)構(gòu)件時(shí)要用高密度聚乙烯。2.酚醛樹(shù)脂 含義：酚醛樹(shù)脂是_。 制備和結(jié)構(gòu)：在酸催化下等物質(zhì)的量的苯酚和甲醛反應(yīng)生成酚醛樹(shù)脂的化學(xué)方程式： _。具有_結(jié)構(gòu)的高分子受熱后都不能軟化和熔融，也不溶于任何溶劑。酚醛樹(shù)脂主要用作_。3. 酚醛樹(shù)脂制備【原理】苯酚和甲醛在酸性或堿性的催化劑作用下，通過(guò)縮聚反應(yīng)生成酚醛樹(shù)脂。在酸性催化劑作用下，苯酚過(guò)量時(shí)生成線型熱塑性樹(shù)脂；在堿性催化劑作用下，甲醛過(guò)量時(shí)生成體型熱固性樹(shù)脂?！静僮鳌浚?）在25200mm的試管中加入 4g化學(xué)純苯酚和2.5ml化學(xué)純甲醛溶液（密度約1.1g/cm3、濃度為3638%），再加入1ml化學(xué)純的濃鹽酸，振蕩均勻后塞上帶有直玻璃管（長(zhǎng)300mm）的橡皮塞。把上述試管固定在鐵架臺(tái)上，放在8090的水浴中加熱（如左圖）。片刻后，試管中發(fā)生劇烈反應(yīng)，反應(yīng)后還要繼續(xù)加熱，直到生成粉紅的固體樹(shù)脂為止。取出固體樹(shù)脂（用鐵絲鉤出），用水沖洗后得到熱塑性樹(shù)脂。（2）在25200mm的試管中加入2.5g化學(xué)純苯酚和3ml化學(xué)純甲醛溶液（濃度同前），再加入1ml化學(xué)純濃氨水（濃度為2528%），振蕩均勻之后塞上帶有直玻璃管（長(zhǎng)300mm）的橡皮塞。把上述的試管固定在鐵架臺(tái)上，用沸水浴加熱，直到混合物分成兩層。當(dāng)?shù)讓拥臉?shù)脂粘度增大時(shí)，取下試管用水冷卻，等樹(shù)脂固化后倒出，用水沖洗，得到黃色的熱固性樹(shù)脂。 注意事項(xiàng)（1）苯酚和甲醛在堿性條件下反應(yīng)，要比在酸性條件下反應(yīng)慢。要使生成的樹(shù)脂冷卻后呈固體，必須加熱半小時(shí)以上。（2）苯酚和甲醛在堿性條件下是逐漸生成體型樹(shù)脂的。開(kāi)始生成的液態(tài)物是可溶于酒精、丙酮和堿性水溶液的樹(shù)脂，叫做甲階樹(shù)脂。繼續(xù)加熱后，生成粘稠狀的液體，冷卻后成為脆性固體，能部分溶于酒精、丙酮，但不溶于堿性水溶液。它叫乙階樹(shù)脂（固體受熱能軟化）。再繼續(xù)加熱，才生成不溶不熔的體型樹(shù)脂，叫做丙階樹(shù)脂。在課堂教學(xué)實(shí)驗(yàn)中制備，由于加熱的時(shí)間不夠，一般生成乙階樹(shù)脂。（3）苯酚有毒，它的濃溶液對(duì)皮膚有強(qiáng)烈的腐蝕性，使用時(shí)要小心。如沾到皮膚上，要立即用酒精擦洗干凈。（4）苯酚在常溫下是無(wú)色晶體，不易從瓶中取出。取用時(shí)先把裝有苯酚的瓶子放在6070的熱水中，使晶體液化，再用長(zhǎng)滴管吸出，滴入小燒杯中稱(chēng)量。三、板書(shū)設(shè)計(jì)：第二節(jié) 應(yīng)用廣泛的高分子材料一、塑料1塑料的組成：合成樹(shù)脂、添加劑2塑料的主要性能熱塑性。樹(shù)脂為線型結(jié)構(gòu)，有熱塑性。熱固性。樹(shù)脂為體型結(jié)構(gòu)，有熱固性。3幾種常見(jiàn)塑料的性能和用途4簡(jiǎn)介幾種具有特殊用途的塑料：工程塑料、增強(qiáng)塑料、改性塑料等。四、常見(jiàn)塑料的簡(jiǎn)易鑒定在選購(gòu)、使用或修補(bǔ)塑料制品時(shí)，總需要知道該種塑料的質(zhì)地和組分。因此了解一些常見(jiàn)塑料的簡(jiǎn)易鑒別方法對(duì)我們的生產(chǎn)和生活一定會(huì)帶來(lái)不少益處。下面介紹幾種常見(jiàn)塑料的鑒別。聚乙烯塑料如不加色素，為乳白色半透明體。手摸有蠟狀滑膩感覺(jué)，質(zhì)地輕軟柔韌，易彎曲，能浮于水面。遇火易起燃，火焰上端為黃色、下端呈藍(lán)色，并伴隨產(chǎn)生燃燒蠟燭的氣味。聚氯乙烯塑料軟制品表面光滑柔軟、富有彈性，置于水中會(huì)下沉；硬制品表面堅(jiān)硬平滑，敲擊時(shí)帶有悶音。遇火不易起燃，離開(kāi)火焰就會(huì)熄火，產(chǎn)生的火焰中間為黃色、邊緣帶綠色，冒有白煙，并伴隨有鹽酸刺激味。聚苯乙烯塑料為無(wú)色透明體（制成泡沫塑料時(shí)為白色），表面堅(jiān)硬而有光澤?？瓷先ハ癫ＡВ菀姿に?，敲打時(shí)發(fā)出較清脆的聲音。遇火易起燃，燃燒時(shí)光焰為橙黃色，并伴有濃黑煙和特殊的苯乙烯氣味。聚丙烯塑料如不加色素為乳白色半透明體，與聚乙烯相比，其透明度好一些，質(zhì)地也堅(jiān)硬些。手摸有潤(rùn)滑的感覺(jué)，但沒(méi)有聚乙烯那種滑膩感。比重比聚乙烯小，能浮在水面上，遇火易起燃，燃燒時(shí)火焰上端為黃色，下端為藍(lán)色，伴有少量的黑煙，并產(chǎn)生石油樣的氣味。有機(jī)玻璃如不加色素為無(wú)色透明體。外觀像玻璃，質(zhì)輕，但在水中會(huì)下沉。表面硬度低，容易劃痕，磨擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生果香味，著色制品色澤鮮艷。遇火不易起燃，起燃后離開(kāi)火焰能勉強(qiáng)繼續(xù)燃燒，火焰呈淺藍(lán)色，頂端帶白色，伴有腐爛的水果臭味。酚醛塑料又稱(chēng)電木，大多為不透明的棕色或黑色固體。表面堅(jiān)硬，不易變形，質(zhì)脆易碎，敲擊時(shí)發(fā)出類(lèi)似木板的聲音。在熱水中有黑煙，并產(chǎn)生難聞的甲醛的刺激味和焦木味。賽璐珞制品為半透明體。柔軟而有彈性。磨擦?xí)r會(huì)產(chǎn)生樟腦氣味。耐熱性差，在沸水中軟化。遇火極易起燃，會(huì)急劇地燃燒，火焰黃色，伴有樟腦味。五、塑料小結(jié)主要成分合成樹(shù)脂增塑劑提高塑性防老化劑防止老化添加某些特定用途的添加劑塑料的主要成分是合成樹(shù)脂，其中還添加了某些特定用途的添加劑（如提高塑性的增塑劑、防止老化的防老化劑）；有些熱塑性塑料，可以反復(fù)加工，多次使用；有些熱固性塑料，一旦加工成型就不會(huì)受熱熔化。有些塑料具有特殊用途如工程塑料、增強(qiáng)塑料、改進(jìn)塑料等。按受熱特征分熱塑性塑料有些合成樹(shù)脂制成的塑料。可反復(fù)加工，多次使用，如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯熱固性塑料如酚醛樹(shù)脂制成的塑料一旦加工成型就不會(huì)受熱熔化常見(jiàn)的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃）、酚醛樹(shù)脂（電木）、聚四氟乙烯等。六、檢測(cè)題1. 下列環(huán)狀化合物中，在稀h2so4作用下可發(fā)生水解反應(yīng)，只生成一種產(chǎn)物，其水解后的產(chǎn)物可以通過(guò)縮聚反應(yīng)，自身形成高聚物的是（）a. b. c. d. 解析： 不水解； 水解生成 和 水解生成 水解生成 和 2. 下列原料或制成的產(chǎn)品中，若出現(xiàn)破損，不可以進(jìn)行修補(bǔ)的是（ ）。 a聚氯乙烯涼鞋 b電源開(kāi)關(guān)c自行車(chē)內(nèi)胎 d聚乙烯塑料膜3. 下列有關(guān)塑料的說(shuō)法不正確的是（ ）a.塑料的主要成分是合成樹(shù)脂b.熱塑性塑料可以反復(fù)加工、多次使用c.酚醛樹(shù)脂可制熱固性塑料d.通用塑料可以在任何領(lǐng)域中通用4. 下列原料或制成的產(chǎn)品中，如出現(xiàn)破損不可以進(jìn)行熱修補(bǔ)的是（ ）a.聚氯乙烯涼鞋 b.電木插座c.自行車(chē)內(nèi)胎 d.聚乙烯塑料膜5. 聚四氟乙烯的耐熱性和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性都超過(guò)了其他塑料，號(hào)稱(chēng)“塑料王”，在工業(yè)上有廣泛的用途，其合成途徑如下圖所示：（1）在方框中填入合適的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。（2）寫(xiě)出下列化學(xué)方程式：bc、cd。參考答案1. 【答案】c2. 【解析】判斷一種原料或制成品能否進(jìn)行修補(bǔ)，其落腳點(diǎn)是判斷它受熱能否熔化，即是具有體形結(jié)構(gòu)還是具有線型結(jié)構(gòu)，也可結(jié)合生活實(shí)際來(lái)判斷。涼鞋、自行車(chē)內(nèi)胎、塑料薄膜受熱都會(huì)先變軟后熔化，電源開(kāi)關(guān)受熱不變軟。方法提示：要判斷一種材料能否進(jìn)行加工，就必須了解其性質(zhì)及結(jié)構(gòu)?！敬鸢浮縝3. 【答案】d4. 【解析】聚氯乙烯涼鞋、自行車(chē)內(nèi)胎、聚乙烯塑料膜等都是用熱塑性樹(shù)脂加工而成的塑料，可以反復(fù)加工，多次使用，出現(xiàn)破損時(shí)可進(jìn)行熱修補(bǔ)，而電木插座是用熱固性樹(shù)脂電木加工而成的，受熱不熔化，出現(xiàn)破損時(shí)不能進(jìn)行熱修補(bǔ)?！敬鸢浮縝5. 【解析】本題屬信息遷移題，要求學(xué)生了解氯仿和“塑料王”的組成