《化学》电子教案

 

课题	第六章  生活中的重要有机物 第四节  高分子化合物
教学目标	1．了解高分子化合物的概念、结构特点，了解高分子化合物的主要特性   2．了解塑料、合成纤维和合成橡胶三大有机合成材料及用途   3．了解高分子材料在国民经济发展和现代科学技术中的重要作用
教学重点	1．高分子化合物的结构特点和基本性质   2．三大合成材料的品种、性能和用途
教学难点	1．让学生理解烃、烃的衍生物等有机化合物跟天然有机高分子化合物、合成有机高分子化合物的主要差别   2．结构单元、链节、聚合度、单体等基本概念
课时安排	1课时
教学方法	实验教学法，启发式教学与讲练结合法
教学手段	多媒体辅助
教学用具	投影仪，化学实验仪器

 

【教学进程】

导入

由教师质疑，师生共同释疑讨论。

提问

什么叫高分子化合物？你学过哪些高分子化合物？能否说出这些实物的主要组成成分，并写出它们的分子式？

讲解及互动

要求学生答出：相对分子质量很大（至少在10 000以上）的化合物叫高分子化合物，简称高分子。

要求学生写出：聚乙烯（食品袋）、聚氯乙烯（服装袋）、酚醛树脂（电木）、聚异戊二烯（硬橡皮或橡皮筋）的分子式，并能说出它们的名称。

板书

一、高分子化合物的概念

（一）高分子化合物

提问

判断上述高分子化合物中哪些是天然高分子？哪些是人工合成高分子？

讲解及互动

要求学生回答：天然高分子有淀粉、纤维素、蛋白质。合成高分子有电木、聚乙烯、聚氯乙烯、人工合成橡胶等。

板书

（二）高分子化合物的主要特征

提问

天然的或人工合成的高分子化合物有哪些主要的共同特征呢？

讲解及互动

组成上：高分子是以一定数量的结构单元重复组成，如聚乙烯。

相对分子质量：高分子的相对分子质量很大（相对分子质量低于l000的为小分子）如淀粉相对分子质量从几万到几十万不等，核蛋白相对分子质量可达几千万。

提问

这样大的长链分子是怎样组成物质的呢？

讲解及互动

教师演示，学生观察思考：教师用力拉一下食品袋或橡皮筋，然后放松，问学生观察到什么现象？观察到食品袋或橡皮筋具有弹性；再问为什么会具有弹性呢？可以让学生阅读课本中的有关段落或由教师讲解。

要求答出：在高分子化合物的结构中，原子间、链节间以共价键结合。淀粉、纤维素含有C―C、C―O单键，蛋白质含有C―C，C―N单键，聚乙烯含有C―C单键，这些键可以自由旋转，所以高分子是蜷曲的长链，弹性就可以证明这一点，小分子链长较短不具备这样的性质。

提问

长链分子又怎么组成物质的呢？橡皮筋和硬橡皮的区别？结合课本高分子化合物结构类型示意图讲解。

讲解及互动

线型结构（直链或带支链），如淀粉、纤维素、聚乙烯等。它们分子间主要是靠分子间作用力结合。其强度是化学键和分子间作用力的共同表现。因此相对分子质量越大，链越长，这些作用力也越大，强度就越强。这是它们不同于小分子物质的特点。

体型结构（网状结构），这种结构表现为链上有能够起反应的官能团。高分子链之间除了分子间作用力外，还可以生成化学键（产生交联），因而使得这类化合物具有强度高、耐磨、不易溶解等不同于线型结构高分子的性质。

橡皮筋是橡胶中（主要成分是聚异戊二烯）加了约3％的硫，由于交联较少，仍保留有线型结构的特点，而硬橡皮则是在橡胶中加入了约30％的硫，由于交联多，因而具有了典型的网状结构。此外，酚醛树脂等也是体型结构的高分子化合物。

    板书

二、高分子化合物的特性

（一）溶解性

提问

教师演示实验或者让同学回忆塑料口袋封口操作的过程，在封口操作中塑料袋表现出哪些性质？说明高分子的什么性能？

讲解及互动

    要求学生回答，封口时受热熔化，冷却又凝固，说明线型高分子材料具有热塑性。

    板书

（二）塑性和弹性

提问

橡皮、电木等体型结构的高分子受热不会熔化又是为什么？

讲解及互动

要求答出：体型结构的高分子在链之间通过许多化学键互相交联，限制了高分子链的移动。若温度升高，化学键断裂，所以体型结构的高分子材料具有热固性。

    板书

（三）密度和机械强度

讲述

高分子材料相对密度小，强度高，一些工程塑料的强度超过钢铁和其他金属材料，如玻璃钢的强度比合金钢大1.7倍，比钛钢大1倍。由于高分子材料具有质轻、强度高、耐腐蚀、价廉等诸多优点，在不少场合已逐步取代金属材料，全塑汽车的问世就是典型的例子。

板书

（四）电绝缘性

提问

生活中常见的物质中哪些有电绝缘性？塑料等高分子材料有没有电绝缘性？

讲解及互动

要求答出：链原子间以共价键结合，无自由移动的电子存在。绝大部分有机高分子材料都具有电绝缘性。

投影

课堂练习

1．生物学家预言，21世纪是木材化工产品的世纪，利用木材得到纤维素，用纤维素不能得到的物质是（   ）。

A. 蛋白质      B. 玻璃纸      C. 苯酚      D. 葡萄糖

2．橡胶属于重要的工业原料。它是一种有机高分子化合物，具有良好的弹性，但强度较差。为了增加某些橡胶制品的强度，加工时往往需要进行硫化处理。即将橡胶原料与硫磺在一定条件下反应。橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。下列橡胶制品中，加工时硫化程度较高的是（   ）。

A. 橡皮筋     B. 汽车外胎    C. 普通气球    D. 医用乳胶手套

课堂练习答案

1．AC。

2．根据题示信息，橡胶制品的硫化程度越高，强度越大。橡皮筋、汽车外胎、普通气球和医用乳胶手套都是大家常见的橡胶制品，稍有生活常识的人都知道，这四种橡胶制品中汽车外胎的强度最大，用来制造汽车外胎橡胶的硫化程度最高。答案选B。

阅读

阅读教材相关内容。

引入

塑料、合成纤维、合成橡胶总称三大合成材料。它们是以石油、天然气、煤和农副产品为主要原料，先制成单体，通过加聚或缩聚反应，生成高聚物（称为合成树脂），再加入添加剂（如强固剂、填充剂、增塑剂、发泡剂、稳定剂、色料等）而成。

“树脂”原意是树木分泌出的液体（不一定是油脂）、松香、桃胶是来自松树和桃树的天然树脂，把人工合成的树脂状物质叫做合成树脂。

板书

三、三大有机合成材料

投影

展示一些生活中常见的塑料和合成纤维的图片。

提问

它们为什么有这么广泛的用途呢？

回答

因为它们具有下列优良的性能：

（1）密度小：合成纤维一般都比天然纤维轻。

（2）性能好：强度大、耐化学腐蚀、耐磨、电绝缘性好等。

（3）易加工。

合成材料的结构决定了自己具有优良的性能。

合成材料的缺点是容易老化、易燃烧、不耐高温，这也是由结构决定的。

板书

（一）塑料

讲述

人们不仅能仿照自然界已有物质的结构合成性能相似的物质，而且还能运用分子结构理论合成新物质。塑料是一大类，除已知的聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、酚醛树脂外，还有很多种，例如：

聚四氟乙烯号称塑料之王，稳定性极好，这是由于C―F键能大的缘故。聚甲基丙烯酸甲酯即常用的有机玻璃。锦纶-1010的单体癸二酸与癸二胺来自蓖麻油，它是一种工作塑料。

塑料种类虽多，但可归纳为两大类。一类是热塑性塑料，它由线型高分子构成，遇热变软，遇冷变硬，可以重塑。另一类是热固性塑料，它由体型高分子构成，一次塑成不能变型。前者如聚氯乙烯、有机玻璃，后者如酚醛塑料、环氧树脂等。

板书

（二）合成纤维

讲述

人们把棉麻（植物纤维——糖类）和丝毛（动物纤维——蛋白质）称为天然纤维。由于需求增大，人们用不能纺纱的纤维素（棉短绒、木材、麦秸、稻草、野生植物等）溶于特定溶剂中，仿照蚕吐丝的办法，压挤入某种介质中固化而成丝，作为人造纤维，市售黏胶纤维布就是其中的一种。

人造纤维与棉花的成分同属纤维素，性能相似，但强度差，而且原料仍来自天然植物，不能满足日益增长的需要。于是以石油化工的三烯一炔（乙烯、丙烯、丁二烯和乙炔）、苯系物质、苯酚、甲醛、乙二醇等为主要原料，先合成高聚物，再纺成丝，称为合成纤维。

    聚酰胺纤维（锦纶）在目前的合成纤维中强度最大，这是因为在分子链间除分子间作用力外，还会形成氢键，加强分子间的引力，再经过拉伸，结晶区域排列更整齐，分子间作用力和氢键作用发挥得更好，展示图表或幻灯。

合成纤维与人造纤维总称化学纤维。合成纤维的强度大、耐磨、耐化学腐蚀，但保水性能、着色性能均不及人造纤维，故常以混纺制品出现。

板书

（三）合成橡胶

讲述

天然橡胶来源于巴西橡胶树及某些草本植物。定期把树干划开伤口，流出胶乳（胶体），用电解质处理凝聚即得生胶。生胶性能不好：受热变软，遇冷变脆，不易成型，易磨损老化，故需进一步处理才能制为成品。加入S或S2Cl2使之“硫化”得硫化橡胶。

一般加硫量占总量3％左右的橡胶弹性适宜，此时分子中不饱和键减少，稳定性增强。如加大用硫量至30％，则双键用尽而变硬（交联增多），成为硬橡皮。

天然橡胶生产速度受植物生长的限制，有些国家地区寒冷，完全依靠进口，出于战略需要必须大力研制合成橡胶。但制造异戊二烯成本高，不宜投产，人们按异戊二烯的“骨架”合成了多种橡胶，其中关键物质是丁二烯。

每种合成橡胶的性能都有各自突出的优点和缺点，所以常混合使用。此外，还制出了具有特殊性能的聚硫橡胶和硅橡胶。

投影

课堂思考题

1．三大合成材料在生产、生活和国防上有哪些用途？为什么这样广泛？

2．从原料和成分上比较天然纤维和化学纤维、人造纤维与合成纤维的差异。

3．你知道哪些塑料？它们可分为几大类？写出用单体制取它们的化学方程式，指出反应类型，这几类塑料在结构上和性能上有何不同？

小结

三大有机合成材料的共同结构特征：

 

作业

1．课外调查。

（1）日常生活中所接触到的高分子化合物有哪些？

（2）举出在日常生活中你所遇到的高分子材料所表现出来的优良性能和缺点。

2．课后思考与练习。

 

【板书设计】

第四节  高分子化合物

一、高分子化合物的概念

（一）高分子化合物

（二）高分子化合物的主要特征

二、高分子化合物的特性

（一）溶解性

（2）塑性和弹性

（3）密度和机械强度

（4）电绝缘性

三、三大有机合成材料

（一）塑料

（二）合成纤维

（三）合成橡胶

 

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