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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。
课程目标
| 学科素养
| 1.了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。
2.了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
| - 宏观辨识与微观探析:了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。
- 科学态度与社会责任:了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。
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教学重点：三大合成材料的组成和结构的特点
教学难点：三大合成材料的组成和结构的特点
讲义 教具
【新课导入】
[展示]嫦娥5号登月的照片。
[引入]2020年11月24日凌晨,嫦娥5号在长征5号火箭巨大的推力下,启程前往月球,经20多天旅程后带着月壤返回,这是中国航天“探月工程”向世界展示出“中国力量”。其中制作国旗材料之一是高强度芳纶纤维，属于高分子材料。
【讲解】
高分子材料按用途和性能可分为通用高分子材料（包括塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等）和功能高分子材料（包括高分子分离膜、导电高分子、医用高分子、高吸水性树脂等）等类别。
任务一：塑料
【讲解】
塑料的主要成分：合成树脂，例如，聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、酚醛树脂等。
【讲解】
[展示]塑料的线型结构和体型结构
塑料按受热特征分为：热塑性塑料和热固性塑料。
热塑性塑料具有长链状的线型结构。受热时，分子间作用力减弱，易滑动，可反复加工多次使用；冷却时，相互引力增强，会重新硬化；
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，硬化定型，加工成型后不能加热熔融。
【讲解】
聚乙烯具有极其广泛的用途，按合成方法可分为高压法聚乙烯和低压法聚乙烯。
高压法聚乙烯是在较高压力与较高温度，并在引发剂作用下，使乙烯发生加聚反应得到的，含有较多支链，密度和熔融温度也较低，属于低密度聚乙烯。
低压法聚乙烯在较低压力和温度下，用催化剂使乙烯发生加聚反应得到的，支链较小，密度和熔融温度也较高，属于高密度聚乙烯。
[展示]展示保鲜膜（低密度聚乙烯）和酸奶瓶（高密度聚乙烯）。
[展示]高压法聚乙烯与低压法聚乙烯的对比
比较项目
| 高压法聚乙烯
| 低压法聚乙烯
| 聚合反应条件
| 150 MPa～300 MPa,200 ℃左右，使用引发剂
| 0.1 MPa～2 MPa,60～100 ℃，使用催化剂
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高分子链的结构
| 含有较多支链
| 支链较少
| 密度/ (g·cm－3)
| 0.91～0.93
| 0.94～0.97
| 软化温度/℃
| 105～120
| 120～140
| 主要性能
| 无毒，较柔软
| 无毒，较硬
| 主要用途
| 生产食品包装袋、薄膜、绝缘材料等
| 生产瓶、桶、板、管等
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【讲解】
一般的高分子材料都具有一定的弹性的原因：
聚乙烯分子链上的碳原子完全由碳碳单键相连，单键可旋转，使它不可能成一条直线，只能成不规则的卷曲状态。当有外力作用时，卷曲的高分子链可以被拉直或部分被拉直，除去外力后又恢复卷曲状态。因此，一般的高分子材料都具有一定的弹性。
【讲解】
影响高分子化合物熔点、密度的因素：
高分子链越长——相对分子质量越大——分子间的作用力越大——熔点、密度越高
链与链之间越密——链之间的作用力越大——熔点、密度越高
- [设疑]为什么高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点低、密度也低呢？
【讲解】
- 低密度聚乙烯的主链有较多长短不一的支链，支链结构有碍碳碳单键的旋转和链之间的接近，链之间的作用力就比高密度聚乙烯的小，熔点和密度也就较低；相反，高密度聚乙烯的支链较少，链之间易于接近,相互作用力较大，熔点和密度都较高
【讲解】
- ①低密度聚乙烯可做无毒的食品包装袋等薄膜制品，不用加入增塑剂就显得十分柔软。
- ②高密度聚乙烯较硬一些,可做瓶、桶、板、管与棒材等。
- ③通过改进聚合反应的催化剂，得到了超高相对分子质量聚乙烯(相对分子质量大于106)，具有高强度和高耐磨性，,使用温度范围广，耐化学腐蚀，可用于制造防弹服、防弹头盔、绳缆等。
【过渡】酚醛树脂是人们较早就开始使用的合成高分子，其生产历史已超过百年，它使用酚或醛在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。
- (1)在试管中加入2g苯酚、3 mL质量分数为40%的甲醛溶液和3滴浓盐酸，在沸水浴中加热。当试管中反应物接近沸腾时，从沸水浴中职出试管，并用/璃棒搅拌，观察产物的颜色和状态。
- (2)在另一试管中加入2g苯酚和3 mL质量分数为40%的甲醛溶液，置于水浴中加热片刻，稍加振荡后，加入0.5 mL浓氨水，注意与（1）中酸催化聚合反应的现象进行比较。.
- 实验结论：苯酚与甲醛在酸或碱作用下均可发生缩聚反应生成树脂。
- (1)在酸催化下，等物质的量的苯酚与甲醛反应，苯酚邻位或对位的氢原子与甲醛的碳基加成生成羟甲基苯酚，然后羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构的高分子。
n
+(n‒1)H2O
- (2)在碱催化下，苯酚与过量的甲醛反应，生成羟甲基苯酚的同时，还生成二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等，继续反应就可以生成网状结构的酚醛树脂。
2，4-二羟甲基苯酚 2，4，6-三羟甲基苯酚
- 具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于任何溶剂。
- 酚醛树脂主要用作绝缘、隔热、阻燃、隔音等器材和复合材料。可用于生产烹饪器具的手柄，一些电器与汽车的零部件，火箭发动机、返回式卫星和宇宙飞船外壳等的烧蚀材料。
【过渡】纤维是人们生活中的必需品。棉花、羊毛、蚕丝和麻等是大自然赋予人们的天然纤维；合成纤维创立于20世纪30年代。合成纤维性能优异，用途广泛，而且生产条件可控，原料来源丰富，不受自然条件影响。
任务二：合成纤维
【讲解】
- 天然纤维：棉花、羊毛、蚕丝和麻等是大自然赋予人们的；
- 再生纤维：以木材、秸杆等农副产品为原料，经加工处理可以得到；
- 合成纤维：以石油、天然气、煤、农副产品为原料，将其转化为单体,再经过聚合反应得到的是合成纤维。
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【讲解】
- 合成纤维的六大纶是指涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶，维纶被称为人造棉花
- 优点：具有强度高、弹性好、耐腐蚀、不缩水、质轻保暖
- 涤纶是聚对苯二甲酸乙二酯纤维的商品名称，它是对苯二甲酸与乙二.醇在催化剂作用下发生缩聚反应生产的。
- ①特点：涤纶纤维的强度大，耐磨，易洗，快干，保型性好，但透气性和吸湿性差，可以与天然纤维混纺获得改进。
- ②涤纶是应用最广泛的合成纤维品种，大量用于服装与床上用品(如运动服、被套、睡袋等)、各种装饰布料、国防军工特殊织物（航天服、降落伞)，以及工业用纤维制品（过滤材料、绝缘材料、轮胎帘子线、传送带）等。
- 美国化学家卡罗瑟斯(W.H. Carothers，1896—1937）在研究脂肪族二元羧酸与脂肪族二元醇的缩聚反应时，得到的聚酯性能不理想，转而研究己二胺与已二酸的缩聚反应，成功合成了聚己二酰己二胺纤维(又称锦纶66、尼龙66，两个数字6分别代表二胺和二酸所含碳原子的个数)。
- 应用：聚己二酰己二胺不溶于普通溶剂，熔化温度高于260 ℃，拉制的纤维具有天然丝的外观和光泽，耐磨性和强度超过当时任何一种纤维。20世纪40年代前后，使用尼龙生产的丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等产品陆续问世。此后，人们还合成了由6-氨基己酸合成的锦纶6、由癸二酸和癸二胺合成的锦纶1010等脂肪族聚酰胺纤维(锦纶)，以及耐高温、高强度的芳香族聚酰胺纤维(芳纶)。
【过渡】橡胶是一类具有弹性的物质，在外力作用下，橡胶的形状会发生改变，去除外力后又能恢复原来的形状。橡胶广泛应用于工业、农业、国防、交通及日常生活的方方面面。
1.橡胶的分类、橡胶产品及特点
【讲解】
①橡胶分类：丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶等，
②具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。
[小结]
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【讲解】
- 橡胶的相对分子质量比大多数塑料和合成纤维的都要高，一般在105~106。
【讲解】
- 丁烯橡胶是以1,3-丁二烯为原料，在催化剂作用下发生加聚反应，得到以顺式结构为主的聚合物
名称
| 单体
| 高聚物
| 顺丁橡胶
| CH2=CH—CH=CH2
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| 天然橡胶
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| 杜仲胶
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| 丁苯橡胶
(SBR)
| CH2CH—CHCH2、
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| 氯丁橡胶
(CBR)
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- 缺点：该聚合物呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。
- 改进措施：其与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的双键打开，以二硫键(—S—S—）等把线型结构连接为网状结构，得到既有弹性又有强度的顺丁橡胶。但硫化交联的程度不宜过大，否则会使橡胶失去弹性。顺丁橡胶具有很好的弹性，耐磨、耐寒性好，主要用于制造轮胎。
对本节内容进行知识建构
- 合成高分子化合物提高了人类的生活质量．下列说法正确的是
- A. 涤纶、锦纶、蚕丝都属于合成纤维B. 塑料、液晶高分子和合成橡胶被称为三大合成材料C. 用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂属于功能高分子材料D. 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
- A.涤纶、锦纶属于合成纤维，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.高吸水性树脂属于功能高分子材料，故C正确；D.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D错误；故选：C。
- A. 通常说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶B. 塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂C. 用木材等经化学加工制成的黏胶纤维属于合成纤维D. 聚乙烯性质稳定，不易降解，易造成“白色污染”
- A.通常说的三大合成材料是指塑料、合成纤维、合成橡胶，故A正确；B.塑料的主要成分是合成高分子化合物即合成树脂，故B正确；C.用木材、草类等天然纤维经化学加工制成的黏胶纤维属于人造纤维，利用石油、天然气、煤等作原料制成单体，再经聚合反应制成的是合成纤维，故C错误；D.聚乙烯性质稳定，不易降解，易造成“白色污染”，故D正确。故选C。
- A. 高温结构陶瓷、压电陶瓷、透明陶瓷、超导陶瓷都是新型陶瓷，均属于硅酸盐产品B. 侯氏制碱法的工艺流程中应用了物质溶解度的差异C. 我国在西周时期已发明了“酒曲”酿酒工艺，“酒曲”是一种酶D. 塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料主要是以石油、煤和天然气为原料生产的
- A.新型陶瓷属于新型无机非金属材料，不属于硅酸盐产品，主要为氮化物、碳化物以及金属氧化物等，故A错误；B.侯氏制碱法是利用在该实验条件下的溶解度小促使反应发生，故B正确；C.酶是一种特殊的催化剂，“酒曲”是一种酶，故C正确；D.塑料、合成橡胶和合成纤维这三大合成材料，都主要是以石油、煤和天然气为原料生产的，故D正确。
- 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
选项
| A
| B
| C
| D
| 材料
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含钒钢筋
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安检塑料筐
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有机玻璃标牌
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玻璃钢内筒垃圾桶
| 分类
| 合金材料
| 高分子材料
| 无机硅酸盐材料
| 复合材料
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- A.含钒钢筋是铁、钒、碳等形成的合金材料，故A正确；B.安检塑料筐是合成树脂，属于高分子材料，故B正确；C.有机玻璃标牌是高分子有机材料，故C错误；D.玻璃钢内筒垃圾桶是复合材料，故D正确；故选：C。
- 化学材料是人类生存及发展的重要物质基础。下列说法正确的是
- A. 中国“天眼”用到的碳化硅是一种新型无机非金属材料B. 用棉花纤维纺成的棉线可用作被人体降解吸收的手术“缝合线”C. 用于3D打印的钛铜合金的熔点比其成分金属的高D. 塑料、橡胶和纤维都是以石油、煤等为原料生产的合成材料
A.中国“天眼”用到的碳化硅是一种新型无机非金属材料，故A正确；B.用棉花纤维纺成的棉线的主要成分是纤维素，人体很难降解纤维素，则棉线不能制成“缝合线”，故B错误；C.合金的熔点一般比其成分金属的熔点低，故C错误；D.橡胶和纤维分为天然橡胶、天然纤维和合成橡胶、合成纤维，故D错误。
本节课从当前新科技引入，激发学生进一步了解和学习的兴趣。通过日常使用积累的感性认识，分析总结材料的性质。了解合成高分子材料（塑料、纤维、橡胶）的性质和用途。培养学生宏观辨识与微观探析的科学素养；通过分析不同纤维的单体和高分子的结构简式，巩固缩聚反应的认识思路；了解合成高分子化合物在发展经济、提高生活质量方面的贡献。培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
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