中小学教育资源及组卷应用平台
5.2《高分子材料》教学设计
课题 《高分子材料》 单元 第五章第二节 学科 化学 年级 高二
教材分析 《高分子材料》选自人教版选择性必修3 第五章第二节 《合成高分子》。根据《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》，对本节内容要求如下。1．内容要求认识塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域中的应用。2．学业要求能举例说明塑料、合成橡胶、合成纤维的组成和结构特点，能列举重要的合成高分子化合物，说明它们在材料领域中的应用。初中高中必修教材都介绍了高分子材料，但限于学生的知识基础，其内容多为常识性内容。而本节位于整个模块的最后，学生已经熟练掌握常见有机物的组成、结构与性质，具备学习本节课内容的良好基础。本节内容是理论知识在生产生活中的生活应用，可以完善学生的知识体系，丰富学生的化学知识。要学好本节内容，需要学生发挥宏观辨识与微观探析的素养，将常见高分子材料的结构与日常生活中的性能联系在一起。在橡胶硫化与高吸水性树脂的交联及程度控制中可以体现学生变化观念与平衡思想素养；通过合成橡胶品种不断丰富，功能不断完善，功能高分子材料体系的不断发展壮大，培养学生的科学探究与创新意识，激发学生用科学态度，努力学好本领，应用所学知识发展化学科技，为社会服务的责任。通过顺丁橡胶的学习推测其他橡胶的结构与性质、通过橡胶的硫化推测高吸水性树脂的交联成网也可以体现学生证据推理与模型认知素养。教材在全书最后设置这部分内容，其目的不是为了介绍几种具体的材料。教材以实际问题的解决为导向，引导学生综合运用有机化合物和有机反应的知识，初步了解材料开发的通用方法：根据用途确定材料的性质，设计具有特定结构的有机分子，然后确定合成路线。
学习目标 1. 通过对通用高分子材料的学习，进一步巩固加聚反应和缩聚反应，认识塑料、橡胶和合成纤维的组成和结构特点。2. 通过对比分析线型、支链和网状结构对材料性质的影响，了解高分子与有机小分子的不同之处。扩展并完善对有机化合物结构、性质和应用的认识。3. 通过不同条件下合成酚醛树脂的实验探究，进一步体会“化学反应是可以控制的”、“条件不同产物不同”等化学观念，在实验中直观感受微观的线型结构与网状结构对材料宏观性质的影响。4. 通过高分子材料吸水性能的对比实验，体会通过分析微观结构解释化学性质的思路，以及结构、性质和应用之间的关系。体会功能导向的高分子材料合成的价值，了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域的应用。
重点 三大合成材料的组成和结构特点
难点 功能高分子的结构对性能的影响。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 【播放视频】防疫服在抗疫时期发挥的重要作用。【介绍归纳】高分子材料的分类 观看视频 以防护服引入，激发学生学习有机化学的兴趣，增强对有机化学学习的认同感。
讲授新课 【重点归纳】一、通用高分子材料塑料的分类塑料的组成（1）聚乙烯问题1：以下生活中常见的物品的主要成分都是聚乙烯，它们性质有何区别？【展示图片】生活中的聚乙烯材料【播放视频】聚乙烯材料在生活中的应用【总结归纳】高压法聚乙烯和低压法聚乙烯的比较【问题2】为什么低密度聚乙烯比高密度聚乙烯的软化温度低，密度也低呢？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，软化温度和密度也就较低。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，软化温度和密度都较高。【展示】两种聚乙烯的结构示意图。低密度聚乙烯：可用于生产食品包装袋等薄膜制品，不用加入增塑剂就显得十分柔软。高密度聚乙烯：较硬一些，可用于生产瓶、桶、板、管与棒材等。超高相对分子质量聚乙烯：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。（2）酚醛树脂（俗称电木）酚醛树脂是酚（如苯酚或甲苯酚等）与醛（如甲醛）在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子。实验5 1 酚醛树脂的制备及性质 (1) 在试管中加入2g苯酚，3mL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，从沸水浴中取出试管，并用玻璃棒搅拌，观察产物的颜色和状态。(2) 在另一试管中加入2g苯酚和3mL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0.5mL浓氨水，注意与(1)中酸催化聚合反应的现象进行比较。酸催化合成：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羰基加成生成羟甲基苯酚。羟甲基苯酚之间相互脱水缩合成线型结构的高分子。碱催化合成：在碱催化下，苯酚或过量的甲醛反应，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。酚醛树脂的性质和用途结构 具有网状结构的高分子受热后不能软化或熔融，也不溶于一般溶剂。酚醛树脂主要用作绝缘（开关、灯头）、隔热、难燃、隔音器材和复合材料。可用于烹饪器具的手柄，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。【思考与讨论】(1)通过以上学习，我们了解到合成高分子的结构大致可以分为三类:线型结构、支链型结构和网状结构，你能举例说明它们各自的特性吗 （2）尿素(H2NCONH2)可以与甲醛(HCHO)发生反应，最终缩聚成具有线型或网状结构的脲醛树脂。脲醛树脂可用于生产木材黏合剂、生活器具和电器开关。请写出尿素与甲醛反应生成线型聚合物的化学方程式：2. 合成纤维(1) 纤维的分类纤维：是指由连续或不连续的细丝组成的物质。纤维包括天然纤维和化学纤维。（1）聚酯纤维——涤纶（俗称的确良）性能：强度大、耐磨、易洗、快干、保形性好，但吸湿性和透气性差，用途：大量用于服装和床上用品、各种装饰布料、国防军工特殊织物(航天服、降落伞)、工业用纤维制品等。（2）聚酰胺纤维由二元或多元胺与二元或多元羧酸缩合而形成的高分子纤维称为聚酰胺纤维。脂肪族聚酰胺纤维：锦纶(聚己二酰己二胺纤维)性能：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，强度大等。用途：用于生产丝袜、降落伞、渔网、轮胎帘子线等。聚酰胺纤维芳香族聚酰胺纤维：芳纶天然橡胶【介绍】橡胶的发展历史巴西的森林中有一种高大的乔木，叫作“三叶树”。如果用小刀在它的树皮上割开一个小口子，便会有牛奶似的树汁流淌出来。这种树汁，就是今天人们所熟悉的橡胶的最初来源。在印第安人的土语中，“橡胶”就是“树木的眼泪”的意思。 天然橡胶有两种，一种是巴西三叶橡胶树产出的橡胶，通常称为天然橡胶；另一种是杜仲树产出的橡胶，称为杜仲胶或古塔波胶。天然橡胶4. 合成橡胶③结构特点：顺丁橡胶中存在碳碳双键，易被加成和氧化，所以盛放酸性高锰酸钾、溴水、浓硝酸、浓硫酸等的试剂瓶不能用橡胶塞。④结构特点：分子呈线型结构，分子链较柔软，性能较差。顺丁橡胶的硫化 将顺丁橡胶与硫等硫化剂混合后加热，硫化剂将聚合物中的碳碳双键打开，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。【介绍归纳】二、功能高分子材料1. 高吸水性树脂(1)合成方法①对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性,在它们的主链上再接上带有强亲水基团的支链,以提高它们的吸水能力。②用带有强亲水基团的烯类为单体进行聚合,得到含亲水基团的高聚物。如:在丙烯酸钠中加入少量交联剂,在一定条件下发生聚合,得到聚丙烯酸钠高吸收性树脂。(2)应用:可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水、改良土壤。2. 高分子分离膜高分子分离膜的分离原理分离膜根据膜孔大小可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，以分离不同的杂质。 阅读教材，总结归纳。观察、对比、归纳对比两种单体不同、结构不同的聚乙烯材料，例如保鲜膜和酸奶瓶。交流讨论、完成课堂思考与讨论习题。对比、讨论分析。观察对比、聆听记录。书写结构式和方程式，分析网状结构和线型结构的形成。总结归纳网状结构和线型结构的特点和性质。书写结构简式和化学方程式。交流表达，分享生活中常见的纤维制品。书写缩聚反应方程式。交流讨论，根据结构简式解释和预测纤维的性质特点。交流讨论，分析表达。对比结构简式，分析表达。对比硫化前后结构简式，分析表达橡胶的性质特点。整理记录，阅读了解。 本节教学注重引导学生在问题解决过程中认识高分子材料的结构、性质和应用之间的关系，引导学生认识高分子有别于小分子的结构特点及其为高分子材料带来的特有的性质与应用。通过日常生活积累丰富的感性认识，分析总结材料的性质，初步认识塑料的性质特点。边讲边练，即时性评价，诊断学生课堂学习效果。学生通过对比高密度和低密度聚乙烯的结构，分析产生性质异同的原因，强化结构决定性质的意识。引导学生关注身边的塑料用品，学生会发现生活中并不是所有的塑料制品都柔软有弹性，而且受热容易变形，还会有很多非常结实和耐热的塑料制品。让学生分析网状结构可能对塑料的性质和应用带来的影响。学以致用，深入认识塑料的合成方式。合成纤维学生在生活中接触较多，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。根据认识高分子的一般思路，从分析结构简式、预测性质和应用几个方面展开教学。根据认识高分子的一般思路，从分析结构简式、预测性质和应用几个方面展开教学。帮助学生思考材料发展与人类社会和生活需求间的关系，进而使学生体验化学的价值，也可以引导学生根据橡胶制品的使用体验认识橡胶的结构和性质。人们经过长期的探索和实践，发明了硫化橡胶，对比硫化橡胶前后的结构，分析不同硫化程度会对橡胶的性能产生什么影响。功能高分子材料的设计思路充分体现了高分子材料结构与性质间的关系。可组织学生根据不同原料设计合成高分子树脂，深化结构决定性质，性质决定用途的观念。
课堂练习 练习1. 下列原料或制成的产品中，若出现破损不可以进行热修补的是（ ）A. 聚氯乙烯凉鞋 B. 电木插座C. 自行车内胎 D. 聚乙烯塑料膜练习2. 下列不属于合成纤维的是 ( )的确良 B. 棉花 C. 人造棉花 D. 尼龙练习3. 下列说法错误的是( )A．合成纤维的主要原料可以是石油、天然气、煤和农副产品B．天然橡胶的性质很稳定，在空气、日光作用下也不会老化C．塑料在自然条件下不易分解，可造成白色污染D．塑料、合成纤维和合成橡胶都是高分子练习4. 保鲜膜和餐巾纸二者同样为高分子材料，为什么一种不可吸水一种可吸水？ 完成课堂习题 及时巩固课堂所学知识，帮助学生查漏补缺。
课堂小结 自主整理归纳 梳理知识，完成高分子材料分类知识的结构化和系统化。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
