湖北省襄阳四十七中九级化学下册有机合成材料学案

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11.3有机合成材料学习目标1、知道什么是有机物，了解有机高分子材料的分类和用途。2、了解有机合成材料的特点、用途和对环境的危害，认识环境保护的重要性。3、培养学生的自学能力、思维能力和表达能力，发展学生科学探究的能力。情境导入自年仅24岁的维勒用无机物氰和氨水合成了尿素，给予有机物只能来源于有生命的动植物的神秘活力论以致命打击后，人们又以无机物为原料合成了多种有机酸、油脂类、糖类、彻底地打破了无机物与有机物之间的绝对界限。本课题的重点就是想让大家多了解一些常见的有机化合物和有机合成材料。知识准备完成课本P97活动与探究的表格及讨论并展示。学习研讨【自主学习】1、结合上表讨论，阅读课本P97-105页，2、阅读下列“课文全解补充”一、有机合成材料用有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。棉花、羊毛和天然橡胶等都属于天然有机高分子材料，而日常生活中用得最多的塑料、合成纤维和合成橡胶等则属于合成有机高分子材料，简称合成材料。（一）塑料我们一般称为“塑料”的物质是一个包括很多材料的大家族，全部由合成树脂组成，这就是聚合物，例如聚乙烯（PE就是由成千上万个乙烯分子聚合而成的高分子化合物。当小分子连接构成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链状结成网状，链状结构的高分子材料加热时熔化，冷却后变成固体，再加热又可熔化，因而具有热塑性，可以反复加工，多次使用，如聚乙烯塑料（PE）、聚氯乙烯（PVC、聚丙烯（PP、聚对苯二甲酸乙二酯（即聚酯PET。有些网状结构的高分子（如酚醛塑料一经加工成型就不会受热熔化，因而具有热固性。塑料目前尚无确切的分类，一般分类如下：1．按塑料的物理化学性能分热塑性塑料：在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料。如聚乙烯塑料、聚氯乙烯塑料。热固性塑料：因受热或其他条件能固化成不溶性物料的塑料。如酚醛塑料、环氧塑料等。2．按塑料用途分通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。工程塑料：一般指能承受一定的外力作用，并有良好的机械性能和尺寸稳定性，在高、低温下仍能保持其优良性能，可以作为工程构件的塑料。女口ABS尼龙、聚砜等。特种塑料：一般指具有特种功能（如耐热、自润滑等），应用于特殊要求的塑料。如氟塑料、有机硅等。塑料具有优良的化学性能。一般塑料对酸碱等化学药品均有良好的耐腐蚀能力，特别是聚四氟乙烯的耐化学腐蚀性能比黄金还要好，甚至能耐“王水”等强腐蚀性电解质的腐蚀，被称为“塑料王”。另外还具有良好的透光及防护性能。多数塑料都可以作为透明或半透明制品，其中聚苯乙烯和丙烯酸酯类塑料像玻璃一样透明。有机玻璃化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯，可用5/5 作航空玻璃材料。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料薄膜具有良好的透光和保暖性能，大量用作农用薄膜。塑料具有多种防护性能，因此常用作防护保装用品，如塑料薄膜、箱、桶、瓶等。塑料已被广泛用于农业、工业、建筑、包装、国防尖端工业以及人们日常生活等各个领域。农业方面：大量塑料被用于制造地膜、育秧薄膜、大棚膜和排灌管道、鱼网、养殖浮漂等。工业方面：电气和电子工业广泛使用塑料制作绝缘材料和封装材料；在机械工业中用塑料制成传动齿轮、轴承、轴瓦及许多零部件代替金属制品；在化学工业中用塑料作管道、各种容器及其他防腐材料；在建筑工业中作门窗、楼梯扶手、地板砖、天花板、隔热隔音板、壁纸、排水管件、装饰板和卫生洁具等。（二）多种多样的橡胶在50年前，“橡胶”一词是专指生橡胶的，也就是从热带植物巴西三叶胶的胶乳提炼出来的。然而在今天，世界半数以上的橡胶是指合成橡胶。合成橡胶的种类很多，比如：制造轮胎使用的丁苯橡胶（苯乙烯和丁二烯的共聚物）或乙丙烯橡胶（ERP;用于汽车配件的有氯丁橡胶及另一种具有天然橡胶各种性能的异戊橡胶。一只轮胎并不是只由一种橡胶做成的。轮胎的底面用非常耐磨的丁苯橡胶。丁苯橡胶也用在轮胎的侧面提高弯道的耐磨性。与空气接触的内胎用丁基橡胶，它有很好的绝缘性，尤其是有高不透气性。在轮胎密封方面合成纤维也起着重要作用。为防止轮胎变形，用聚酯制的纤维逆旋转方向绕在轮胎结构内部。聚酯制的纤维也可与极结实的聚酰胺纤维（最著名的叫凯芙拉）以及钢纤维一起编织，以增加轮胎的强度和轮胎对路面的耐磨性。轮胎生产中还有另一种不可缺少的增强剂是炭黑。这是一种极细的碳粉末，它可以增加橡胶的抗拉、抗切割和抗磨损的强度。（三）复合人造纤维复合纤维是由两种聚合物“粘”成单丝的化纤。由于两种聚合物的成分、力学机械性能不同，如收缩率不同，所以产生强烈收缩，形成天然永久的卷曲状。复合纤维具有“扬长避短”的特点，例如涤纶和锦纶是合成纤维的两大品种，各有优点、缺点：涤纶纤维的保形性好，刚性强，做成的服装挺括，可惜不易染色；锦纶纤维染色性好，但弹性差，易起皱。如果用锦纶作皮层、涤纶作芯层，复合为锦一涤纤维，就能使两者的缺点退而避之，而使两者的优点兼而有之。（四）装扮世界的化纤走进百货商店，最吸引人的莫过于布料和服装柜台。那些花花绿绿、五颜六色的布匹和服装使人流连忘返。这里很大一份功劳要归于当今的化学纤维。人造化学纤维把世界装扮得更加丰富多彩了。人们应记得，就在几十年以前，人类服装几乎全部来自天然纤维棉花（当然还有丝绸）。棉花的生产要占用大片耕地，其产量还要受到气候、肥料、虫害等诸多因素的影响，而且棉布的结实度、挺括度也远不及化纤布料。随着生活水平的提高和人口的不断增长，传统的棉、麻、丝、毛料，无论品质或数量，都已远远不能满足我们的需要。20世纪中叶，科学家和工程技术人员通过研究发现，利用石油等天然矿物及其他化学物质可以合成人造高分子纤维材料。此后，各种各样的化学纤维如雨后春笋般地不断涌现。目前，化学纤维主要有六大类：涤纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶（人造羊毛）、丙纶、维纶（维尼纶）和胶粘纤维。除了大家熟知的衣料化纤之外，科技人员还发明了许多新型纤维。（五）碳纤维在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。5/5 90%碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，做成结构材料，如：碳纤维增强环氧树脂复合材料。在强度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。二、合成材料的应用与发展对人类环境的影响合成材料的应用与发展，大大方便了人类的生活，但是，合成材料废弃物的急剧增加也带来了环境问题。废弃塑料带来的“白色污染”尤为严重，这是因为大多数塑料在自然界中很难降解，长期堆积会破坏土壤，污染地下水，危害海洋生物的生存；而且如果焚烧含氯塑料会产生有毒的含氯化合物，从而对空气造成污染。为了保护人类的生存环境，人们开始着手利用废弃塑料，使它成为有用的资源：（1）直接用作材料。如回收聚乙烯塑料并制成再生薄膜，用作包装袋；（2）热解成单体。如有机玻璃热解得到单体，再重新聚合为成品；又如，聚苯乙烯包装材料和一次性饭盒用BaO处理，使其在高温下分解成单体，然后再制成树脂；（3）制成燃油和燃气。不能或难以分解的塑料可在催化剂存在下，热解成柴油、煤油和汽油，甚至裂解为气态烃和氢气作燃料。科学家展望，21世纪的高分子化学，除了要研究和生产出新的功能高分子和生物医用高分子外，还要制造出对环境友好的高分子，包括在环境中可降解的塑料。例如，以乙烯和CO为原料制成聚乙烯光降解塑料；以纤维素和淀粉为原料制成微生物降解塑料等。可以确信，人类既然能够创造出性能各异的塑料，也一定能解决废弃塑料所带来的环境问题。阅读课文和材料后，完成下列内容：1、有机化合物（简称）都含有口、、等；含有碳元素的化合物都是有机物，如、、等。2•有机高分子化合物是指很大的有机物，简称有机高分子，高分子化合物按其来源可分为和两大类；棉花、羊毛、天然橡胶等属于，塑料、合成纤维等属于。3•链状结构的高分子材料具有性。而多数网状结构的高分子材料一经加工成型就不会受热熔化，因而具有性。【学生实验1】加热塑料片所用样品现象塑料袋片（链状）锅柄碎片（网状）【交流讨论】1、通过实验你能得到什么结论?2、装食品用的聚乙烯塑料袋应如何封口？电木插座破裂后能否热修补?【学生实验2】燃烧不同的线线的类别燃烧时的现象结论5/5 棉毛线腈纶线【学生实验3】拉扯橡皮筋，你发现橡胶具有性。用砂纸打磨网球鞋底，你发现橡胶具有性。燃烧车轮外胎碎片，你发现。实验桌面上铺了一层橡胶，是因为。重复阅读课本Pioi-103：1、认识使用塑料的利弊及解决方法。2、认识塑料制品回收的标志。典例精析［例1］科技文献中经常出现下列词汇，其中与相关物质的颜色并无联系的是（）A.赤色海潮B.绿色食品C.白色污染D.棕色烟气解读：赤色海潮是海潮中存在着大量藻类物质，形成暗红色的色带；绿色食品是指生产食品所用的原料在生产过程中不使用农药、化肥，并且是在环境污染程度小的地域生产的；白色污染是指废弃的塑料制品的污染，常见的有聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等，产品通常呈白色或无色；棕色烟气是指炼钢厂的废气，其中含有FeQ和CQ因Fe2C3是红色而使废气呈棕色。答案：选B点拨：本题主要考查以上词汇的内涵及相关的化学知识，提高对环境保护的认识。［例2］有一块布料，请你鉴别是羊毛织物还是化纤织物。答案：从布料的毛边抽一根丝，用火点燃，如闻到有烧焦羽毛的气味，燃烧后的剩余物可以用手指挤压成粉末状，则为羊毛织物。如无焦糊味，且燃烧后的剩余物用手指挤压不成粉末状的，则为化纤制品。点拨：区分羊毛和化纤的方法有多种，比如光泽度、手感等。对于经验不丰富的我们来说，用燃烧的方法要稳妥一些。羊毛接近火焰时先卷缩，燃烧时有烧毛发的焦糊味，燃烧后灰烬较多，为带有光泽的硬块，用手指一压就变成粉末。而化学纤维如锦纶接近火焰时迅速卷缩，燃烧比较缓慢，有芹菜气味，趁热可以拉成丝，灰烬为灰褐色玻璃球状，不易破碎。5/5 学情检测1生活中的下列物品，其主要成分不属于有机物的是（）A.大理石B.白糖C.酒精D.蛋白质2、下列物品，由有机合成材料制成的是（）A.气车轮胎B.瓷碗C•木桌D.铝合金门窗3、有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重大突破。人们常说的三大合成材料是指（）A、棉花、羊毛、天然橡胶B、塑料、合成纤维、合成橡胶C棉花、羊毛、塑料D、棉花、合成纤维、合成橡胶4、多数网状结构的高分子材料一经加工成型就不会受热熔化，因而具有（）性。A、热固性B、热塑性C.稳定性D.氧化性5、当前，我国急待解决的“白色污染”通常是指（）。A、冶炼厂的白色烟尘B.石灰窑的白色粉未C.聚乙烯等塑料垃圾D.白色建筑材料6、下列对于废弃塑料制品的处理方法中，最为恰当的是（）。A.将废弃物焚烧B.将废弃物倾倒在海洋中C.将废弃物应用化学方法加工成防水涂料或汽油D.将废弃物切成碎片，混在垃圾中填埋于土壤中7、制造下列物品应用热固型塑料的是（）A、雨衣B、炒菜用的铁锅手柄C.食品保鲜膜8、合成纤维与天然纤维比，优点是：（）A、透气、B、保暖C、弹度高，耐磨性D、缩水9、科技文献中经常引用下列词汇，其中与相关物质的颜色无关的是（）A、赤色海潮B、绿色食品C、白色污染D、棕色烟气10、见右图，一只小猫安祥的坐在用高温火焰加热的玻璃板上，制备该玻璃板的材料必须具备的性质是（）A、透气B、导电C、绝热D、透水11、下列不属于高分子化合物的是（）A.蛋白质B•乙醇C•淀粉D•聚乙烯12、下列物质中，不属于合成材料的是（）A.的确良B.尼龙C.真丝D.腈纶13、根据物质的性质特点，判断下列物质属于链状结构的是（）A.有机玻璃B.电木C.大棚薄膜塑料D.锅把的隔热塑料外壳本课小结5/5