人教版高中化学第二册(必修+选修)合成材料教案

合成材料
[教学目标]
1．知识目标
（1）初步了解常见合成高分子材料的品种、性能和用途有大致的印象．
（2）初步了解塑料、合成纤维、合成橡胶的分类。

2．能力和方法目标
通过醇、醛、酸、酯的相互转化关系的总结归纳，提高对烃的衍生物的统摄思考能力。

培养有机物的推断分析能力。

3．情感和价值观目标
合成材料在工农业生产、日常生活中有着广泛的用途，通过本节的学习可以培养学生热爱化学、应用化学的热情。

通过本节的学习拓展学生的知识面，培养学生保护环境、正确使用合成材料的观念。

[重点与难点]
三大合成材料的品种、性能和用途。

[教学过程]
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，我们把人工合成的树脂状物叫合成树脂。

三大合成材料在国防、生产和生活上有重要作用（展示实物样品和用途表）。

下面是生活中常见的塑料和合成纤维的图片：
（泡沫塑料）（合成纤维）
它们为什么有这么广泛的用途呢？因为它们有优良的性能。

①比重小：合成纤维一般都比天然纤维轻，如棉花比重是1.54，羊毛是1.32，而聚丙烯只有0.9。

②性能好：强度大、耐化学腐蚀、耐磨、电绝缘等。

③易加工。

它们之所以具有优良的性能，是由结构决定的。

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。

一、合成纤维
约150万年前人们把棉麻（植物纤维──糖）和丝毛（动物纤维──蛋白质），称为天然纤维。

由于需要增大，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（磁口大面积约有几万孔），压挤入某种介质中固化而成丝，你为人造纤维，市售粘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（保水性与着色），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、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，我国叫纶。

如（展示着色的图表，①②
、——CN着红色）：
③绘在一张图上，——Cl、——CH
3
分子中有—O-CO-
基团，故名聚酯纤维，俗名涤纶（的确良）。

分子中有酰胺（肽）键，故名聚酰胺纤维，俗名尼龙（锦纶）。

我国首办厂于锦州，以己内酰胺单体制成具有——CONH——基团的纤维，称锦纶-6（指含6个碳原子）。

原理如下（展示图表）：
由己二酸与己二胺合成的纤维就叫锦纶-66。

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力外，还会形成氢键，加强了分子间的引力，再经过拉伸，结晶区域排列更整齐，分子间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、着色性能均不及人造纤维，故常以混纺制品出现。

二、合成橡胶
天然橡胶来源于巴西橡胶树（南洋及我国南部均有）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S
2Cl
2
（电子式！）使之“硫化”得硫化橡胶（俗名橡皮）。

为什么硫化后性能变好呢？可用结构解释。

干馏（隔绝空气加强热）橡胶得2——甲基——1，3——丁二烯（异戊二烯），用异戊二烯在一定条件下加聚可得橡胶（展示着色图表）。

聚异戊二烯是天然橡胶的主要成分。

它是线型分子，分子间没有极性基团相互作用，容易滑动，且每个键节中都有双键（π键），故不稳定。

硫化后产生交联而成网状体型结构：
一般加硫量占总量3％左右弹性适宜，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（展示图表），其中关键物质是丁二烯。

30年代生产的丁二烯橡胶性能不好，后改用钛的氯化物制成的络合物为催化基团都顺倒在一边而结构比较有规则，因而也象天然胶那样具有剂，使分子中CH
2
良好的性能（展示球棍模型），称为顺（式）丁（二烯）橡胶。

可表示如下：
每种合成胶的性能都有各自突出的优点和缺点，所以也常混合使用。

此外，还制出了具有特殊性能的聚硫橡胶和硅橡胶：
三、塑料
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，而且还能运用离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（展示图表），如：
聚四氟乙烯号称塑料之王，稳定性极好，这是由于C——F键能大之故。

聚甲基丙烯酸甲酯（注意引导学生命名）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（机械、电、尺寸诸方面稳定性好）。

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。

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．你知道几种合成纤维？写出用单体制取它们的化学方程式，指出反应类型。

3．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。

4．你知道几种合成橡胶？写出用单体制取它们的化学方程式，指出反应类型。

5．为什么橡胶要硫化？硫化前后在结构上有什么变化？性能有什么变化？为什么？
6．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？
7．用化学方程式表示以石灰石、焦炭、食盐、水为原料和必要的催化剂制取聚氯乙烯。

课外练习：
1．（1）分别由聚乙烯、聚氯乙烯为原料制成的两种塑料袋，鉴别的实验方法是______________________________，写出有关的化学方程式__________________________。

（2）Nomex纤维是一种新型的阻燃性纤维，它可由间二甲苯和间二胺在一定条件下以等物质的量缩聚而成，请完成该化学方程式，并配平。

（3）某种高强度的纤维由三种单体组成，其结构为：
则这三种单体的结构简式分别为______________________________。

2．某新型弹性材料“丁苯吡橡胶”的结构简式如下：
则其单体是_____________________________________________。

3．由电石跟水反应制得有机物A，在催化剂存在时于357~369K发生两分子加成反应制得B，B与氯化氢气体在318~330K时继续催化加成得C，C在一定条件下聚合得D，D经硫化后有如下交联结构：
写出有关物质的结构简式：A为_________，B为_____________，C为__________________，D为______________。

练习答案：
1．（1）①各剪取少许用火点着，如果燃烧效果不好，离开火源就熄灭的是聚氯乙烯。

②如果在燃烧过程中产生浓重的刺激性气体的是聚氯乙烯。

聚氯乙烯燃烧的化学方程式为：
（2）。

（3）HOCH
2CH
2
OH，H
2
N(CH
2
)
4
COOH，。

2．。

3．。