高中化学人教版 (2019)选择性必修3第二节 高分子材料教案设计

第五章  合成高分子

第二节  高分子材料

第二课时   功能高分子材料

塑料、合成纤维、合成橡胶是20世纪人类的伟大成就，也是高分子化合物发展的重要成果。在科学技术迅速发展的今天，以塑料、合成纤维、合成橡胶为代表的合成高分子材料不.仅给社会和人们生活带来了巨大的变化，而且合成高分子材料的研制和生产水平，已成为衡量一个国家现代化程度的标志之一。

本节教学内容是在学完高分子基本合成方法和结构特点之后，从“三大合成材料”人手认识合成高分子材料的概貌。“三大合成材料”与学生生活息息相关，教学中应注意联系学生的生活实际，从身边的常见物质人手。充分利用广泛的生活事例，将会使学生感到熟悉、亲切、生动，可增强学习的兴趣和热情。教学策略侧重于使学生了解高分子合成材料的分类及主要用途；帮助学生了解塑料、合成纤维、合成橡胶中典型代表物的有关聚合反应、聚合物的结构、性能特点；通过活动课或探究性学习介绍治理“白色污染”的途径和方法，培养学生关注和爱护自然，树立社会责任感，培养环境保护意识。

教学重点：功能高分子的结构对性能的影响

教学难点：功能高分子的结构对性能的影响

讲义  教具

【新课导入】

[展示]帆船、人造心脏。

【讲解】

为了适应高科技产业等对材料的要求，化学工作者合成了具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。例如，用于化学反应的高分子催化剂，用于分离纯化的各种滤膜；用于信息存储的磁性高分子，用于传感器的形状记忆高分子；用于吸水保水的高吸水性材料；可以替代人体器官、组织的医用高分子材料；用于药物缓释的高分子药物等。人们探索这些功能高分子材料时，需要考虑高分子的结构与性能之间的关系，设计出拥有某种功能的高分子的结构。

常见功能高分子材料有高分子分离膜、高分子催化剂、磁性高分子、记忆高分子、高吸水性材料、医用高分子材料、高分子药物等。

任务一：高吸水性树脂

(1)                                                                                                                         用途：高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水,改良土壤。例如,在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性树脂,可以使苗木在生长发育过程中有充足的水分。再如,婴幼儿使用的纸尿裤可吸人其自身质量数百倍的尿液而不滴漏,保证了婴幼儿白天活动与夜晚安睡。

(2)                                                                                                                         启发：人们从棉花、纸张等含纤维素物质的吸水性得到启发,了解到它们的吸水性与纤维素分子链带有许多亲水的羟基有关。但是它们的吸水能力只有其自身质量的20~40倍,挤压后保有的水量也比较少。

(3)                                                                                                                         改进思路：人们要得到比棉花和纸张的吸水性更好.且耐挤压、保水好的高吸水性材料，可以有两种思路：一是改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；二是合成新的带有强亲水基团的高分子。

(4)                                                                                                                         合成方法：

①淀粉、纤维素等天然吸水材料的改性。在它们的主链上再接入带有强亲水基团的支链，以提高它们的吸水能力。如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生共聚后与交联剂反应生成具有网状结构的淀粉­聚丙烯酸钠高吸水性树脂。   

②以带有强亲水基团的化合物为单体，均聚或两种单体共聚得到亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入少量交联剂，在一定条件下发生聚合，得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。聚丙烯酸钠的结构简式为。

【思考与讨论】

在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过硫化工艺,将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。思考为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构。

【讲解】

高吸水性树脂加交联剂的目的是变支链型结构为体型结构，使其既有吸水性而又不溶于水，耐挤压。

【过渡】

天然存在的物质和人工合成得到的产物往往是不纯的，需要经过分离纯化才能得到较纯的物质。例如，海水中含有丰富的无机盐，若要将海水转化为淡水，就要设法除去这些物质。过去人们使用蒸馏法获得淡水，耗能多，占地大，现在则可使用较为高效的分离膜法进行淡化。

任务二：高分子分离膜

(1)原理：分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，成为浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。

(2)分类：分离膜根据膜孔大小分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。

(3)材料：高分子分离膜的材料主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙谗等。

(3)应用：高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。

任务三：知识建构

能高分子材料的种类和用途很多，我们根据生产、生活和科研工作的实际需求，在高分子材料结构与性能关系的基础上进行分子结构设计和合成路线设计，充分考虑经济和环保等因素，就能够得到特定功能的高分子材料，使我们的生活更加美好。

1. 化学与生活、社会发展息息相关。下列有关说法正确的是     

A. FeO是一种具有磁性的黑色晶体，可作录音磁带的原材料
B. 植物油、石蜡油、矿物油、地沟油的化学成分完全相同
C. 聚丙烯酸钠可作“尿不湿”的原料
D. 聚乙烯材料因其无毒且易降解，广泛用于食品包装

【答案】C

【解析】

A.是一种具有磁性的黑色晶体，可作录音磁带的原材料，故 A错误；
B.植物油、石蜡油、矿物油、地沟油的化学成分不相同，故B错误；
C.聚丙烯酸钠可作“尿不湿”的原料，故C正确；
D.聚乙烯材料无毒但难降解，故D错误。
故选C。

2. 下列关于合成高分子化合物的说法正确的是

A. 涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维
B. 塑料、合成树脂和合成橡胶被称为“三大合成材料”
C. 酚醛树脂是酚类物质和醛类物质加聚而成的高分子化合物
D. “尿不湿”中的高吸水性树脂属于高分子材料

【答案】D

【解析】

A.涤纶、锦纶都属于合成纤维，蚕丝是天然纤维，故A错误；
B.塑料、合成纤维和合成橡胶被称为三大合成材料，故B错误；
C.酚醛树脂是酚类物质和醛类物质缩聚而成的高分子化合物，故C错误；
D.高吸水性树脂属于功能高分子材料，是尿不湿的重要原料，故D正确。
故选D。

3. 2019年9月25日，北京大兴国际机场正式投入运营。在这一形似“凤凰展翅”的宏伟建筑中，使用了大量种类各异的材料。下列关于所使用材料的分类不正确的是

【答案】B

【解析】

A.含钒钢筋是铁、钒、碳等形成的合金材料，故A正确；
B.有机玻璃标牌是高分子有机材料，故B错误；
C.安检塑料筐是合成树脂，属于高分子材料，故C正确；
D.玻璃钢内筒垃圾桶是复合材料，故D正确；
故选：B。

4. 下列有关说法，正确的是

A. 尼龙的单体是氨基己酸
B. 聚乳酸不宜做手术缝合线
C. 降落伞的主要材料维尼纶，通常在一定条件下，用聚乙烯醇与甲醛按物质的量之比为来制取
D. 苯乙烯、1，丁二烯与丙烯腈在一定条件下可以加聚制取一种橡胶

【答案】D

【解析】

A.尼龙的单体是己内酰胺，故A错误；
B.聚乳酸可以生物降解，宜做手术缝合线，故B错误；
C.降落伞的主要材料维尼纶，通常在一定条件下，用聚乙烯醇与甲醛按物质的量之比为来制取，故C错误；
D.依据橡胶的结构可知，苯乙烯、1，丁二烯与丙烯腈在一定条件下可以加聚制取一种橡胶，故D正确。
故选D。

本节课创设情境，引入问题。在已有知识的基础上，引导学生设计陌生有机化合物。引导学生结合学过的有机反应规律和新的信息设计功能高分子材料的合成路线，在设计和评价过程中培养绿色化学观念，了解功能高分子材料的结构特点和重要性能。培养宏观辨识与与微观探析的核心素养；了解合成高分子在高新技术领域的应用以及在发展经济、提高生活质量方面中的贡献。培养科学态度与社会责任的化学核心素养。