第二节　应用广泛的高分子材料优秀教学设计

第一节

合成高分子化合物的基本方法

一、教材分析和教学策略

1、新旧教材对比：

新教材

一、加成聚合反应

过渡教材

以聚乙烯为例，介绍加聚反应及链节、单在乙烯的性质中提及加聚反应，没体、聚合度等概念

思考与交流：从单体判断高分子化合物

从高分子化合物判断单体

二、缩合聚合反应

有提及链节、单体、聚合度等概念

以已二酸、已二醇的缩合聚合反应为例介

无

绍聚酯的合成（线型结构）

学与问：三官能团单体缩聚物的结构？

缩聚物与加聚物分子结构式写法的不同

2、本节的内容体系、地位和作用

本节首先，用乙烯聚合反应说明加成聚合反应，用乙二酸与乙二醇生成聚酯说明缩合聚合反应，不介绍具体的反应条件，只介绍加聚与缩聚反应的一般特点，并借此提出单体、链节（即重复结构单元）、聚合度等概念，能识别加聚反应与缩聚反应的单体。利用“学与问”“思考与交流”等栏目，初步学会由简单的单体写出聚合反应方程式、聚合物结构式或由简单的聚合物奠定基础。

本节是在分别以学科知识逻辑体系为主线（按有机化合物分类、命名、分子结构特点、主要化学性质来编写）和以科学方法逻辑发展为主线（先介绍研究有机化合物的一般步骤和方法，再介绍有机合成，最后介绍合成高分子化合物的基本方法），不断深入认识有机化合物后，进一步了解合成有机高分子化合物的基本方法。明显可以看出来是《有机化学基础》第三章第四节“有机合成”基础上的延伸。学习本讲之后，将有助于学生理解和掌握高分子材料的制取及性质。

3、教学策略分析

1）开展学生的探究活动：

“由一种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量应为（n-1）；由两种单体进

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行缩聚反应，生成小分子物质的量应为（2n-1）”；由聚合物的分子式判断单体。

2）紧密联系前面学过的烯烃和二烯烃的加聚反应、加成反应、酯化反应、酯的水解、蛋白质的水解等知识，提高运用所学知识解决简单问题的能力，同时特别注意官能团、结构、性质三位一体的实质。

3）运用多煤体生动直观地表现高分子化合物合成的基本方法。

二、教学设计方案

（一）教学目标：

1、知识和技能

①能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据简单合成高分子的结构

分析其链节和单体。

②能说明加聚反应和缩聚反应的特点

2、过程与方法

了解高分子化合物合成的基本方法。

3、情感、态度与价值观

使学生感受到，掌握了有机高分子化合物的合成原理，人类是可以通过有机合成不断合成原自然界不存在的物质，从而为不断提高人类生活水平提供物质基础。

（二）教学重点：

通过具体实例说明加成聚合反应和缩合聚合反应的特点，能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构式，或从简单的聚合物结构式分析出单体。

（三）教学难点：

理解加聚反应过程中化学键的断裂与结合，用单体写出聚合反应方程式和聚合物结构式；从聚合物结构式分析出单体。

1加聚与缩聚反应的一般特点

2、单体、链节（即重复结构单元）、聚合度等概念

3、加聚反应与缩聚反应单体识别的

4、加聚反应和缩聚反应方程式的书写

（四）课时建议：

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（五）教学过程设计

[复习]聚乙烯是一种生活中常用的塑料。请用化学方程式表示聚乙烯的合成方法。

[提问]从形式上来看，此反应有什么特点？属于什么反应类型？

[生]由许多小分子通过加成反应变成一个有机高分子化合物，既属于加成反应又属于聚合反应，叫做加成聚合反应，简称加聚反应。

[分析、讲解]有机高分子化合物的分子组成及有关概念的比较。填写下表：

聚合反应

CH2=CH2

—CH2—CH2—

n 单体

链节

聚合度

高分子化合物,简称高分子,又叫聚合物或高聚物。

n值一定时，有确定的分子组成和相对分子质量，聚合物

的平均相对分子质量=链节的相对分子质量×n。

一块高分子材料是由若干n值不同的高分子材料组成的混合物。

[学生活动请同学们思考，下表列出来了一些单体及它们的分子式，如何书写这些单体的聚合产物的结构简式？

单体名称

乙烯

丙烯

氯乙烯

丙烯腈

丙烯酸

醋酸乙烯酯

丁二烯

单体结构简式

CH2=CH2

CH2=CHCH3

CH2=CHCl CH2=CHCN CH2=CHCOOH CH3COOCH=CH2

CH2=CH—CH=CH2

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聚合物

乙炔

HC≡CH

（生分组书写合成上述聚合物的化学方程式。）

[讨论]请同学们仔细观察上述能进行加聚反应的单体，它们在结构上有什么共同特征？加聚反应的特点是什么？

[师生]引导学生观察和讨论，归纳总结出以下几点：

加聚反应的特点：

1、单体必须是含有双键、参键等不饱和键的化合物。例如：烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物。

2、发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。

[提问]你知道下面两个聚合物由何种单体聚合而成的吗？

[学生] CH2=CHCl、

[投影、讲解]由加聚聚合物推单体的方法

→ 单体：CH2=CH2

边键沿箭头指向汇合，箭头相遇成新键，键尾相遇按虚线部分断键成单键。

→单体：

凡链节主链只在C原子并存在有C=C双键结构的高聚物，其规律是“见双键、四个C；无双键、两个C”划线断开，然后将半键闭合，即双键互换。

[复习]请同学们写出下列反应的化学方程式，并说明断成键的特点

1、乙酸与乙醇酯化反应

2、两个甘氨酸分子形成二肽

[投影] 1、乙酸与乙醇酯化反应

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2、两个甘氨酸分子形成二肽

[投影、讲解]乙酸和乙醇分别是一元酸和一元醇，如果用二元酸和二元醇发生酯化反应，就会得到连接成链的聚合物（简称聚酯）：

该反应与加聚反应不同，在生成聚合物的同时，还伴有小分子副产物（如：H2O等）的生成。这类反应我们称之为“缩聚反应”。

[提问]上节课我们曾经分析、讨论得出加聚反应具有的特点是：

1、单体必须是含有双键、参键等不饱和键的化合物；例如：烯、二烯、炔、醛等含不饱和键的化合物。

2、发生加聚反应的过程中，没有副产物产生，聚合物链节的化学组成跟单体的化学组成相同。聚合物相对分子质量为单体相对分子质量的整数倍。

那么，缩聚反应的特点是什么呢？请同学们分组讨论，并做好记录。

[学生活动]学生分组讨论。

[投影]缩聚反应的特点：

1、缩聚反应的单体往往是具有双官能团（如—OH、—COOH、—NH2、—X及活泼氢原子等）或多官能团的小分子；

2、缩聚反应生成聚合物的同时，还有小分子副产物（如H2O、NH3、HCl等）生成；

3、所得聚合物链节的化学组成与单体的化学组成不同；

4、缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团（这与加聚物不同，而加聚物的端基不确定，通常用横线“—”表示。）如：

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[提问]如果由一种单体或两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应是多少呢？

[学生探究]学生分组用球棍模型拼装或在纸上书画进行探究讨论：由一种单体或两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量应是多少。

[教师指导]引导学生运用数学思想进行探究。如：

①

由一种单体羟基己酸）：n mol （6—羟基己酸）制（聚—6—中所含—COOH官能团（或—OH）的物质的量为：n mol，而在反应中，有一个端基（—COOH）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（n-1）

mol ②由两种单体：n mol和n mol进行缩聚反应，n mol中含—COOH的物质的量为2 n mol，而在反应中，有一个端基（—COOH）是没有参与反应的，故生成水的物质的量为：（2n-1）

mol。

[练习]写出对苯二甲酸和1，4—丁二醇反应生成缩聚物的化学方程式。

[投影]

[学与问]教材P103，你能看出下列聚合物是由什么单体缩聚而成呢？仔细想想，判断缩聚物单体的方法是什么？

[学生回答]和，方法是：在寻找单体是时，先看它的链节结构，分析它是通过哪一类有机化学反应缩合的；然后根据缩合反应中断键和成键的特点，逆向分析寻找单体。

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[投影、教师讲解]缩聚物单体的推断方法常用“切割法”，如下图示：

[过渡]含有两个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物呈现为线型结构？含有三个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物会呈现什么样的结构？

[学生]高分子链间产生交联，形成体型（网状）结构。

[教师]由不现体型的高聚物分子构成的材料，会呈现出不同的性能，我们将在后面学到有关知识。

第二节功能高分子材料

课

标

解

读

1.了解新型高分子材料的结构和主要功能。

2.认识新型功能高分子材料在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用。

2.知道生活中常见的功能高分子材料的优异性能。(重点)

新型有机新型有机高分子材料

高分子材料重

点

难

点

1.了解功能高分子材料的功能与结构的关系。(难点)

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概念：是指既有传统高分子材料的机械性能，又有

某些特殊功能的高分子材料分离膜：使物质通过时具有选择性传感膜：把化学能转化为电能功能高分子材料分类热电膜：把热能转化为电能人造器官材料：与人体组织有优异的生物

相容性高分子药物概念：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，另一种作为复合材料

增强体主要性能：强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀应用领域：主要应用于宇宙航空工业

在橡胶工业中，制造橡胶要经过硫化工艺，将顺丁橡胶的线型结构连接为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入交联剂，以得到具有网状结构的树脂。为什么要做成网状结构？目的是否相同？

【提示】

橡胶工业中将线型结构连接为体型结构是为增加橡胶的功能，防止老化；高吸水性树脂将线型结构连接为体型结构可使它既吸水又保水。

【问题导思】

①聚乙烯、聚氯乙烯等塑料属于功能高分子材料吗？

【提示】

不属于。聚乙烯、聚氯乙烯塑料属于应用广泛的高分子材料。

②高分子分离膜主要有哪些应用？

【提示】

废水处理、海水淡化、氯碱工业等。

1．功能高分子材料的品种与分类

功能高分子微生物降解高分子交换型

高分子离子交换树脂电子交换树脂高分子催化剂与试剂

导电

高分子高分子半导体超导高分子高分子导体

光敏

高分子感光树脂光导电高分子光致变色高分子生物医药

高分子高分子药物仿生高分子医用高分子高分子吸附剂高分子膜高吸水性树脂

2．功能高分子材料的比较

功能高分子材料的分类、功能及应用

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常见功能

高分子材料

高分

子膜

高分子

分离膜

某些物质通过

②海水淡化

③浓缩果汁、乳制

品加工、酿酒等

高分子

传感膜

换成电能

②开发新型电池

高分子

热电膜

②开发新型电池

医用高分

子材料

生物相容性

②具有某些

特殊功能

能高分子材料。

【问题导思】

主要功能

选择性地允许

①废水处理

把化学能转

①发电

把热能转换成电能

①具有优异的

人工器官

主要应用

①发电

①由基体和增强体两部分组成的材料属于什么材料？

【提示】

复合材料。

②功能高分子材料和复合材料都有优异的性能，二者的性能是否相同？

【提示】

不同。不同的功能高分子材料具有不同的特殊性能；而复合材料克服了传统的无机非金属材料、金属材料、有机高分子材料的缺点，不具有特殊性能。

材料名称

功能高分子材料

既具有传统高分子材料的机械性概念

能，又具有某些特殊功能的高分子材料

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复合材料

两种或两种以上材料组合成的新型材料，分为基体和增强体

性能

不同的功能高分子材料，具有不同的特殊性质

用于制作高分子分离膜、人体器官等

一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能

用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等

应用

教案示例·新型有机高分子材料

教学目的

1．使学生认识新型有机高分子材料在日常生活、工农业生产、科学研究等方面的重要作用；

2．通过对新材料结构和功能的介绍，激发学生学习化学的兴趣，充分调动学生学习化学的积极性；

3．通过介绍社会及科学技术的发展对新材料的要求，培养学生的社会责任感；

4．通过介绍我国高科技成就，对学生进行爱国主义教育。

教学重点

介绍功能高分子材料的特点和用途。

教学方法

通过典型社会问题，让学生讨论释疑，引入课题，采用以社会问题为中心的情境教学策略。

教具：投影片(5张)、聚四氟乙烯管、高分子膜、尿不湿、人造牙、隐形眼镜、人造关节、心脏补片、液晶材料。

教学过程

［引入课题］

在现实生活中有许许多多的社会问题亟待解决，现举出其中的三例，然后大家讨论回答。

［问题1］

地球表面有大约四分之三被水覆盖着，然而我们还说水资源贫乏，要节约用水，为什么？

(学生回答) ［提问］

如果我们能把海水变为淡水，那就解决了水资源贫乏的问题，如何实现这一设想呢？

(学生讨论、回答，提出各种方案)

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［总结］ (就学生提供的方法逐一分析、总结)如果我们通过一种特殊材料滤去海水中过多的电解质离子、微生物杂质等，海水就淡化了，这种特殊材料就是我们今天要学习的“新型有机高分子材料”。

［演示］

微机演示模拟海水的淡化处理

［板书］

第二节

新型有机高分子材料

［投影］

教材图7－7 ［讲解］

这是一种与普通高分子材料不同的特殊材料制成的半透膜，它对被分离的物质具有选择性的透过功能，我们称这类材料为功能高分子材料(强调“功能”的含义)。

［板书］

一、功能高分子材料

［投影］

膜分离的工业应用

高分子膜：

［问题2］人体的某种器官发生病变、坏死，现代医学主要采取哪些方法治疗？

［讨论］ (逐一分析，得出器官移植、切割一部分、换人造器官等方法，最后得出换人造器官是解决问题的较好途径) ［练习］

写出聚乙烯的结构式

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［强调］

这是许多人造器官的主要材料

［展示］人造关节、人造牙齿、人造心脏补片等

［投影］

医用高分子材料

［提问］

作人工器官要考虑哪些问题？

(1．相容性、亲和性 2．排异性 3．机械性) ［展示］

尿不湿、液晶高分子材料

［说明］

这是用有高吸水性的高分子材料制作的，可吸收自重几百倍的水，但仍保持干爽。

成分：聚乙烯醇、聚丙烯酸盐交联可得。

［启示］

食品保鲜、人造皮肤、防止土壤沙漠化。

［问题3］

飞机在空中飞行时很容易被雷达发现，但有的飞机使用隐形材料却不易被雷达发现。

［讲解］

这种材料是由多种材料复合制成的，我们称两种或两种以上的材料复合而成的材料为复合材料。

［板书］

二、复合材料

［举例］

不锈钢、铝合金、玻璃钢等。

特性：质轻、高强度、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、抗冲击、绝缘、吸波性等。

用途：飞机、导弹、火箭、卫星、宇宙飞船、轮船、建筑、体育用品等。

［讨论］

未来展望

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就现存问题和发展趋势，谈谈对未来材料的展望

1．旧材料改进推广(导电塑料) 2．研制新材料(智能材料、超导材料、光电转换材料、生物材料、光解水催化剂、热电膜、传感膜等)。

［总结］ (一)功能高分子材料

1．高分子分离膜 2．传感膜 3．热电膜 4．人工器官 5．高吸水性高分子 6．隐形眼镜 7．智能材料 8．生物材料

(二)复合材料

［强调］

未来社会离不开新型材料，新型材料离不开化学，化学是人类进步的关键。

［作业］1．举出日常生活中接触到的新型有机高分子材料；

2．有兴趣的同学可写一篇关于未来材料展望的科幻小说。

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