教學(xué)設(shè)計 完整版：應(yīng)用廣泛的高分子材料

高中化學(xué)選修5有機化學(xué)基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛的高分子材料教學(xué)設(shè)計一、教學(xué)設(shè)計塑料、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(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(chǎn)水平，已成為衡量一個國家現(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)特點之后，從“三大合成材料”入手認識合成高分子材料的概貌?！叭蠛铣刹牧稀迸c學(xué)生生活息息相關(guān)，教學(xué)中應(yīng)注意聯(lián)系學(xué)生的生活實際，從身邊的常見物質(zhì)入手。例如，在講述合成纖維時，可以通過討論或辯論，列舉純棉織品衣物的優(yōu)缺點，再舉免熨燙的滌綸襯衫的優(yōu)缺點，進而采用棉-滌綸混紡織物，達到博采眾長的目的?？傊浞掷脧V泛的生活事例，將會使學(xué)生感到熟悉、親切、生動，可增強學(xué)習(xí)的興趣和熱情。由于課時有限，內(nèi)容較多，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；通過活動課或探究性學(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)注和愛護自然，樹立社會責(zé)任感，培養(yǎng)環(huán)境保護意識。教學(xué)重點：通過“三大合成材料”的個例，分別說明塑料、合成纖維、合成橡膠的結(jié)構(gòu)、性能和用途。教學(xué)難點：高分子結(jié)構(gòu)對性能的影響。教學(xué)方案參考【方案Ⅰ】學(xué)習(xí)科學(xué)分類方法高分子化合物從來源角度分為：天然高分子化合物和合成高分子化合物。合成高分子化合物又可以進一步分類：1．合成高分子化合物按用途分類：塑料、合成橡膠、合成纖維、涂料、黏合劑等。塑料分為熱塑性塑料（線性結(jié)構(gòu)），如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、有機玻璃；熱固性塑料（體型結(jié)構(gòu)），如酚醛樹脂、脲醛樹脂等。合成橡膠包括丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠、乙丙橡膠等。合成纖維包括聚酯（滌綸）、聚酰胺（尼龍）、聚烯烴（腈綸、維綸、丙綸、氯綸）。2．合成高分子化合物按結(jié)構(gòu)分類：線型高分子（高分子的結(jié)構(gòu)為鏈狀結(jié)構(gòu)）、體型高分子（高分子鏈之間形成化學(xué)鍵，產(chǎn)生交聯(lián)，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)）。3．合成高分子化合物按性質(zhì)分類：熱塑性高分子──可以反復(fù)受熱熔化、冷卻固化。熱固性高分子──加工成型后不能受熱熔化?！痉桨涪颉繉嶒灡容^，探究學(xué)習(xí)有機高分子的結(jié)構(gòu)大體可以分為線型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀（體型）結(jié)構(gòu)兩大類。實驗探究線型結(jié)構(gòu)和網(wǎng)狀（體型）結(jié)構(gòu)兩類有機高分子的性質(zhì)1．高分子材料在溶劑中的溶解首先組織同學(xué)觀察實驗：現(xiàn)象：結(jié)論：線型高分子能溶解在適當(dāng)?shù)娜軇├?，溶解過程緩慢，而體型高分子難于溶解，但有一定程度的脹大。2．實驗探究高分子材料在不同溫度下的性能（1）組織學(xué)生觀察實驗：（2）用稍加熱的鐵鋸條或用電烙鐵，墊上玻璃紙對塑料袋進行封口的實驗，封口時塑料受熱熔融，冷卻后粘接，說明線型高分子材料具有熱塑性。（3）用廢酚醛塑料炊具把手、插銷（深色，即電木）的碎末或廢脲醛樹脂（淺色）的插銷、插座的碎末做受熱熔融實驗。結(jié)論：受熱熔化，冷卻固化，加熱又熔化，這就是線型高分子的熱塑性，利用這個性質(zhì)可將熱塑性高分子加工成各種形狀。而體型高分子受熱不會熔化，溫度更高時，體型高分子的化學(xué)鍵出現(xiàn)斷裂，高分子結(jié)構(gòu)就被破壞，所以體型高分子具有熱固性，一經(jīng)加工成型后就不再受熱熔化?！痉桨涪蟆繄D表比較，總結(jié)提高1．塑料（1）塑料的成分：主要是合成樹脂，含有少量使其具有某些特定性能的加工助劑，如能提高塑性的增塑劑，防止塑料老化的防老化劑。（2）塑料的種類（3）幾種常見的塑料2．合成纖維（1）化學(xué)纖維的分類化學(xué)纖維有人造纖維和合成纖維。人造纖維是用木材、草類的纖維經(jīng)化學(xué)加工制成的粘膠纖維；合成纖維是利用石油、天然氣、煤和農(nóng)副產(chǎn)品作原料制成的合成纖維。（2）合成纖維（3）“六大綸”3．合成橡膠（1）分類：①根據(jù)來源不同分為天然橡膠和合成橡膠。②根據(jù)用途分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠有丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠等。特種橡膠有耐油性的聚硫橡膠、耐高溫和耐嚴寒的硅橡膠等。（2）合成橡膠①原料：以石油、天然氣為原料，以二烯烴和烯烴等為單體，聚合而成。②性能：具有高彈性、絕緣性、氣密性、耐油、耐高溫或耐低溫等性能。（3）幾種常見的合成橡膠二、活動建議【實踐活動】1．一條聚乙烯塑料薄膜可以被拉長，說明線型高分子的卷曲狀態(tài)，在外力作用下可以被拉直。2．聚丙烯塑料繩易撕開的方向分子間作用力弱。【實驗5－1】酚醛樹脂的制備及性質(zhì)目的：通過甲醛和苯酚形成酚醛樹脂的過程，加深對縮聚反應(yīng)的認識。用品：大試管、帶有長玻璃管(約30cm)的橡皮塞、試管夾、量筒、燒杯、石棉網(wǎng)、酒精燈、溫度計、蒸發(fā)皿。苯酚、甲醛(40％)、濃鹽酸(37％)、濃氨水(28％)。原理：酚醛樹脂用苯酚和甲醛為原料，在酸或堿的催化作用下縮聚而成。苯酚過量，在酸性催化劑作用下，縮聚成線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂。甲醛過量，在堿性催化劑作用下，縮聚成體型結(jié)構(gòu)的熱固性酚醛樹脂。操作：1．用鹽酸作為催化劑在一個大試管里加入苯酚2g，注入3mL甲醛溶液和3滴濃鹽酸混合后，用帶有玻璃管的橡皮塞塞好，放在沸水浴里加熱約15min。待反應(yīng)物接近沸騰時，液體變成白色渾濁狀態(tài)。從水浴中取出試管，用玻璃棒攪拌反應(yīng)物，稍冷。將試管中的混合物倒入蒸發(fā)皿中，傾去上層的水，下層就是縮聚成線型結(jié)構(gòu)的熱塑性酚醛樹脂（米黃色中略帶粉色）。它能溶于丙酮、乙醇等溶劑中。2．用濃氨水作催化劑在另一個試管里加入苯酚，注入3～4mL40％甲醛溶液，混勻后再加1mL濃氨水，振蕩混合，也用帶有玻璃管的橡皮塞塞好，水浴中加熱（裝置如圖5－1）。約15min后，試管里逐漸出現(xiàn)白色的渾濁狀態(tài)，暫停加熱。待發(fā)生的氣泡稍少時，再繼續(xù)加熱，過一會兒，就變成黏稠的半流動性液體。將所得黏稠物倒入一瓷蒸發(fā)皿里，在50℃溫度下烘1h后，再繼續(xù)在70～80℃下烘8h，即能縮合成體型固體酚醛樹脂(淡黃色)，它不溶于任何溶劑。圖5－1酚醛樹脂的制取注意事項：①清洗試管的方法是：倒掉試管上部的液體后，在試管底部剩下的酚醛樹脂中，加入約1mL的福爾馬林，再用玻棒刮擦，可使酚醛樹脂成團地拉出來。若是體型結(jié)構(gòu)的酚醛樹脂，倒出后，試管壁上還會留下一些橙紅色的碎粒，同樣可用福爾馬林清洗，如果管壁尚有少量高聚物，則可用軟質(zhì)紙卷成與管口粗細相仿的紙棒，伸入試管底部，沿管壁刮擦。②此實驗需在通風(fēng)良好的實驗室進行，樹脂及殘液需統(tǒng)一回收處理。三、問題交流【思考與交流1】