第四节　塑料、纤维和橡胶教案和学案内容

化学选修1第三章

第四节

塑料、纤维和橡胶

广州市番禺区实验中学

冯小峻

一、教材分析

本节知识继续介绍人类生活材料，是化学知识的应用与拓展。学生已经学习了金属、合金和硅酸盐产品在生活中的应用，通过本节教材的学习，有助于学生进一步了解生活中的常用材料，能通过实例认识化学在发展生活材料中的重要作用，认识化学与人类生活的关系，激发学生学习化学的兴趣，促进科学素养的全面提高。在介绍塑料时，重点是以热塑性和热固性塑料为例，让学生了解物质的结构对性能和用途的影响，同时以列表的形式介绍了常见塑料的化学成分、性能和用途。介绍纤维和橡胶时，重点强调化学方法在制造合成纤维和合成橡胶时所起到的重要作用，并以橡胶的硫化为例进一步强化学生对物质的结构和性能、用途之间关系的认识。介绍复合材料时，则要强调不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分瓣含量来制造复合材料，以满足不同的需求，实际上也是在渗透物质的组成对性能和用途有很大的影响这样一个基本观念。

二、学习目标

1、知识与技能：（1）知道塑料、纤维和橡胶的主要成分及不同产品性能和用途；并认识几种重要塑料的单体及合成的化学原理，了解物质的结构对性能和用途的影响。

（2）了解复合材料的应用和发展前景

（3）了解居室装修材料的主要成分及其作用

（4）能举例说明生活中常用合成高分子材料的化学成分及其性能，评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响。

2、过程与方法：通过热塑性和热固性塑料等实例，认识材料的组成、结构和性能之间的关系，认识化学在为人类提供生活材料等方面的重要作用。

3、情感态度与价值观：通过了解塑料、纤维和橡胶的应用，认识化学发展对提高人类生活质量所起的积极作用，激发学生学习化学的兴趣，形成可持续发展的思想。

三、重点和难点

教学重点：以热塑性塑料和热固性塑料以及橡胶的硫化为例，认识物质的组成，结构与性能和用途的关系；化学在提供生活材料方面的重要作用。

教学难点：认识物质的组成、结构与性能和用途的关系

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四、课时安排：2课时

教学过程（第一课时）

教师活动

[引入] 随着人类文明的不断进步，

天然材料的利用已不能满足人们的需要，于是就发生了一场材料的革命------人工合成材料；合成材料的原料丰富、制造加工简单，性能千变万化。今天，我们就来学习合成材料的三大主要成员：塑料、

合成纤维、合成橡胶。

[解释]生活中常见的塑料及其成分

塑料成分：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，塑料大部分是通过＿＿＿

讨论：课本P61图3-35

阅读：P61-64 思考：生活中你接触到哪些塑料制品？它们的成分是什么？（参阅课本P63表3-1）

思考：什么是塑料？

学生活动

初步了解生活中的合成材料激发学生学习兴趣

让学生懂得化学就在我们的身边

设计意图

回忆聚合反应的书写方法进行知识的迁移

＿＿＿＿ 反应得到，单体是指

讨论：聚乙烯(PE)的组成元素是什＿＿＿＿＿，聚乙烯单体是＿＿＿＿＿

。

[解释]以聚乙烯(PE)为例分析塑料的形成过程

么？通过什么反应制得？聚乙烯的单体是什么？聚乙烯是纯净物还是混合物？

练习：PVC塑料和PP塑料的形成原理

通过塑料的用途及实验引出知识点

[投影] 热塑性和热固性塑料用途

思考：为什么不同塑料的耐热性不同？

[实验探究]在一支试管中放入聚乙烯塑料碎片约3g，用酒精灯缓缓加

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[小结]根据塑料受热表现进行分类

①热塑性：有机高分子化合物受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性，如聚乙稀。

②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性，如酚醛塑料。

[投影]塑料的线型结构和体型结构

热，观察塑料碎片软化和熔化的情

况。熔化后立即停止加热以防分解。

等冷却后固化后再加热，观察现象。

实验现象：熔化成可流动液体，遇冷后又变成固体

讨论：为什么塑料表现不同的性质？

与其结构不同有关，热塑性塑料具有长链状的线型结构，受热时，分

理解物质的组成，结构与性能和用途的关系

子间作用力减弱，易滑动；冷却时，

相互引力增强，会重新硬化，如聚氯乙烯、有机玻璃等。热固性塑料在制造过程中受热时也能变软塑成一定的形状，但加工成型后就不会受热熔化，这是因为热固性塑料再

次受热时，链与链间会形成共价键，

产生一些交联，形成体型网状结构，问题延伸

[解释]

当加热温度很高时，热固硬化定型，如酚醛塑料、环氧树脂等。

理解塑料的电绝缘性的相对性，

认识化学在为人类提供生活材料等方面的重要作用

讨论：根据塑料的结构

性塑料中链与链之间的共价 （1）

当加热温度很高时，热固性键会断裂，塑料制品就会损坏，无塑料会发生怎样的变化法继续使用。

呢？

[解释]塑料中的原子是以共价键（2）塑料一般情况下会导电吗？

结合的，没有自由电子和能够自由

移动的离子，因此，在一般情况下阅读：P62 科学视野

塑料不易导电，是良好的电绝缘材得出结论：塑料的电绝缘性是相对料。

的，导电聚合物的应用前景十分广

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过渡：纤维的分类

小结实验现象：

阔，科学的发展是无止境的。

实验探究：

几种纤维的性质实验

1、取一小快纯棉布、羊毛织物、尼龙布，分别在酒精灯火焰上灼烧，观察现象。

2、取上述材料各一小块，分别浸入

实验激疑

结论：

纤维

天然纤维

合成纤维

人造纤维

10%硫酸溶液和3%氢氧化钠溶液，微热5～6分钟，取出后，用水漂洗，

烘干，观察有什么变化？

结论：合成纤维的耐化学性能要比天然纤维强

阅读P65总结以下内容：

认识合成纤维对化学纤维

[讲述]合成纤维是用石油、天然气、煤等为原料，经一系列的化学反应，制成合成高分子化合物，再经加工而制得的纤维。它广泛用于服装、装饰和产业三大领域，它的使用性能有的已经超过了天然纤维。合成纤维缓解了粮棉争地的矛盾，满足人们对纺织品日益增长的需要，在国民经济发展中发挥愈来愈大的作用。

①合成纤维的优点： 高、 提高人类生活质_______好、耐磨、耐 腐蚀和不怕虫蛀等。

②合成纤维的缺点： 性和___ 性不如天然纤维。

量所起的积极作用

③常见合成纤维： 纶(尼龙)、 ____纶(的确良)、 纶(人造羊毛)、 纶、 纶、丙纶。

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板书设计：

一、合成材料

1、塑料

（1）成分 （2）合成原理

（3）热塑性和热固性

①热塑性：有机高分子化合物受热熔化成流动的液体，冷却后成固体，这种现象叫热塑性。如聚乙稀

②热固性：有些有机高分子化合物加工成型后受热不会熔化，这种现象叫热固性。如酚醛塑料。

（4）线型结构和体型结构

2、纤维和橡胶

（1）纤维

①纤维的分类

纤维

天然纤维

棉花

羊毛

蚕丝

麻

木材

草类

合成纤维：用石油、天然气等为原料制成的单体，化再经聚合制成的纤维（如：“六大纶”、

学碳纤维、光导纤维等）

纤人造纤维：用木材、草类的纤维经化学加工制成。维

如粘胶纤维等

②合成纤维原料：石油、天然气、煤等

③6大纶：氯纶、锦纶、维纶、腈纶、涤纶、丙纶。

教学过程（第二课时）

教师活动

[引入]投影生活中的橡胶产品

[展示]天然橡胶来源

分析天然橡胶的化学组成，结构简学生活动

设计意图

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[讲述]橡胶是制造飞机、汽车和医疗器械所必须的材料,是重要的战略物资,最初人们是从橡胶树中获得天然橡胶.但天然远远不能满足要求,于是科学家就开始研究用化学方法合成橡胶。

[知识拓展]讲述战争的产物----合成橡胶

[演示]用力拉一下食品袋、橡皮筋或硬橡皮，然后放松，

[分析] 聚乙烯塑料属于热塑性塑料，具有长链状的线型结构，而长链之间是以分子间作用力结合在一起的，当拉扯时，链与链之间的作用力减弱，长链移动，食品袋变形。

[解释]橡皮筋是橡胶中（主要成份是聚异戊二烯）加了少量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30％的硫，由于交联多，因而具有了典型的网状结构。

[小结]

塑料、纤维和橡胶的主要式的书写，推测聚合物的单体

阅读：课本P65，完成以下内容：

常用的合成橡胶有：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

特种橡胶有：耐油的＿＿＿＿＿＿、耐高温和耐严寒的＿＿＿＿＿＿等

现象：食品袋和橡皮筋有弹性会变形，而硬橡皮没有

小结：许多橡胶也具有线型结构

思考：线型结构的橡胶可塑性好，但强度和韧性差，如何使其变体型结构，提高性能？

硫化作用

理解：硫化橡胶的优点是具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等。

体会化学在提供生活材料方面的重要作用

了解物质的结构对性能和用途的影响

设疑激趣

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成分及不同产品性能和用途，说明物质的结构对性能和用途有很大的影响。

培养学生阅读能力

体会化学在提供生活材料方面的重要作用

[引入]每种材料都有它的优缺点，

金属材料强度大，但易被腐蚀。陶阅读：课本P66 瓷材料强度大，耐高温，但脆性大。

合成材料密度小，但不耐高温。航天工业需要强度大、耐高温、密度

小的材料。海洋工程需要耐高压、

耐腐蚀的材料，怎样获得这些材料呢？

[投影展示]玻璃钢的应用

[讲解] 玻璃钢是一种以高分子树脂为基体，以玻璃纤维为增强体，经过复合工艺而制成的复合材料。通常具有耐腐蚀，抗老化，绝缘性好等特点，在管道、造船、汽车制造等领域有广泛应用。

玻璃钢坚韧，比钢材轻得多。喷气式飞机上用它作油箱和管道，可减轻飞机的重量。登上月球的宇航员

讨论：玻璃钢性能和应用，推测其成分

体会复合材料的优良性能及应用

们，他们身上背着的微型氧气瓶，

也是用玻璃钢制成的。玻璃钢加工容易，不锈不烂，不需油漆。我国已广泛采用玻璃钢制造各种小型汽艇、救生艇及游艇。节约了不少钢材。化工厂也采用酚醛树脂的玻璃钢代替不锈钢做各种耐腐蚀设备，大大延长了设备寿命。玻璃钢

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无磁性，不阻挡电磁波通过。用它来做导弹的雷达罩，就好比给导弹戴上了一副防护眼镜，既不阻挡雷

强化物质的组成对性能和用途有很大的影响的观念

知识的应用，强化化学发展对提高人类生活质量所起的积极作用

达的“视线”，又起到防护作用。

[解释]

要获得性能全面的特殊材料，一方面是在原有材料的基础上发展创新，发挥其优势，努力克服其不足。例如，研制一些新型的合金、陶瓷和合成材料等；另一方面是将不同性能的材料组合起来，制成复合材料，使各组分材料在性能上进行互补，同时产生某些特殊性能。由于复合材料的设计自由度很大：不仅可以选择不同的组分材料，而且可以通过改变各组分材料

理解

的含量来满足不同的需求。因此，小组讨论：室内装饰材料与室内污复合材料是材料科学发展的必然趋势。

[小结]复合材料的定义、性能和应用

[过渡]前面我们了解了一些生活材料，居室中的每个部位装修时可能用到多种材料，请同学们依据自己的调查结果进行讨论。

[总结]

随着社会的发展和科技的进步，合成材料的运用越来越广泛，它们在社会生活中起了越来越重要的作用。可以说人工合成材料的出现是材料史上的一次飞跃，推染

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动人类社会的进步。

板书设计：

（2）橡胶

①天然橡胶的成分：聚异戊二烯

②合成橡胶

③橡胶的硫化

二、复合材料

1．复合材料的定义：

复合材料是指两种或两种以上材料组合成的一种新型材料。其中一种材料作为基体，其他的材料作为增强剂。

2．优异的性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀，在综合性能上超过了单一材料。

3．应用：宇宙航空工业、汽车工业、机械工业、体育用品、人类健康等方面。

知识拓展：

战争的产物——合成橡胶

现在的橡胶，大部分已不再是从橡胶树中流出来的胶液制成的，而是用石油或天然气做原料用人工制造出来的，因为天然橡胶已远远不能满足人们的需要。现在全世界生产的橡胶中，天然橡胶只占1/3，人工合成橡胶占2/3。 人造橡胶发展这么快，是由于战争的原因。第一次世界大战期间，汽车轮胎、火炮轮胎、飞机轮胎、坦克轮胎等都离不开橡胶。协约国为了打败同盟国，对德国进行封锁，切断了海上运输线，德国人得不到天然橡胶，急得像热锅上的蚂蚁。因为打坏的轮胎使飞机无法起飞，火炮拉不动，汽车跑不了。德国人为了摆脱困境，决心制造人造橡胶。但这并不那么容易，因为从树上流出来的这种特殊东西不是想造就能造出来的。 但德国有一批很有才华的科学家，也非常会利用前人的科研成果。他们经过不断探索，硬是用煤做原料把橡胶造出来了。虽然性能比天然橡胶差得多，但也能应急对付一阵。这些德国科学家是怎样造出人工橡胶的呢？原来早在这之前约一个世纪，即1826年，英国著名科学家法拉第不仅对电磁有兴趣，对橡胶这东西也发生了兴趣，并弄清了天然橡胶中有由5

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个碳原子和8个氢原子组成的原子团，它的化学名称是异戊二烯，分子式是C5H8；而且弄清了橡胶分子并不是仅由一个这样的原子团组成的，其分子结构比这要复杂得多。 这样，德国人就知道天然橡胶的基本成分了。他们又查到，1860年时有一位叫威廉斯的科学家曾经从天然橡胶的热裂解产物中分离出异戊二烯，它在空气中会氧化成白色的有弹性的东西。他们还查到，1879年时，法国化学家布查德也研究过天然橡胶分子，并搞清了它是由成百上千个C5H8原子团聚合成的，也就是这种原子团一个接一个地串成“链条状”的大分子。布查德还提出过，可能正是这些长链分子相互连接在一起，才使橡胶有了弹性。因此他曾想如果把这些原子团连成一长串变成长链大分子，就可能制造出有弹性的人造橡胶来。但布查德还没有来得及合成人工橡胶就去世了。1884年，英国科学家契尔顿在布查德设想的基础上进一步试验，用从树脂中提取出的异戊二烯成功地合成长链分子，生产出了和天然橡胶一样的人工橡胶。 1909年，德国化学家霍夫曼想按契尔顿的方法成批生产人工橡胶，但结果不理想。不久即爆发了第一次世界大战，战争中要消耗大量橡胶，国外又进行封锁，德国人走投无路，于是组织一大批科学家再次研究人造橡胶，并最终用煤做原料，成功地研究出人造橡胶的生产方法。在第一次世界大战结束前，一共生产了2350吨人造橡胶供战争急需。当然，这些人造橡胶不可能挽救德国失败的命运，但从此却开创了制造人工橡胶的先河。

教学反思：

本节教学中通过学生实验探究去体验知识，认识塑料的热塑性和热固性，体会合成纤维的优良性能，能更好地理解材料的组成、结构和性能之间的关系，同时培养了学生研究科学的态度和方法。通过实验也激发了学生的求知欲，产生了要了解其它生活中纤维的性质的想法，因此顺势把学习延伸至课后。

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