《功能高分子材料》设计2

《功能高分子材料》教学设计●课标要求举例说明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。●课标解读1.能根据新型高分子材料的优异性能分析推测其结构特点。2．能根据新型高分子材料的结构分析推断其可能具有的特性。●教学地位新型高分子材料具有特殊的性能，而成为人们研发的方向，与人们的日常生活密不可分。高考常以新型高分子材料的研发为载体，考查有机合成题，该类型题目的特点是：起点高，落点低。主要考查考生对社会热点、焦点的关注。●新课导入建议高吸水性树脂是制造婴儿尿布的绝好材料，因此俗称“尿不湿”。它是用淀粉和丙烯酸盐作主要原料制成的。你知道“尿不湿”为什么尿不湿吗？●教学过程设计课前预习安排：看教材P113－115，填写【课前自主导学】，并完成【思考交流】。⇒步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。⇒步骤2：对【思考交流】进行提问，反馈预习效果。⇒步骤3：师生互动完成【探究1】。依据【问题导思】中的设问作为主线。⇓步骤7：通过【例2】和教材P115的讲解研析，对【探究2】中注意的问题进行总结。⇐步骤6：师生互动完成【探究2】。⇐步骤5：指导学生自主完成【变式训练1】和【当堂双基达标】中的1～3题。⇐步骤4：教师通过【例1】和教材P113－114讲解研析，对“探究1功能高分子材料的分类、功能及应用”中注意的问题进行总结。⇓步骤8：指导学生自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中4、5题。⇒步骤9：引导学生自主总结本课时主干知识，然后对照【课堂小结】，布置课下完成【课后知能检测】。教学目标教学重、难点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。1.了解功能高分子材料的功能与结构的关系。(难点)3.知道生活中常见的功能高分子材料的优异性能。(重点)教学课时：一课时教学过程：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。功能高分子材料的分类、功能及应用【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常见功能高分子材料主要功能主要应用高分子膜高分子分离膜选择性地允许某些物质通过①废水处理②海水淡化③浓缩果汁、乳制品加工、酿酒等高分子传感膜把化学能转换成电能①发电②开发新型电池高分子热电膜把热能转换成电能①发电②开发新型电池医用高分子材料①具有优异的生物相容性②具有某些特殊功能人工器官下列材料中属于功能高分子材料的是()①有机玻璃②合成橡胶③高分子分离膜④生物高分子材料⑤隐身材料⑥液晶高分子材料⑦光敏高分子材料⑧智能高分子材料A．只有①③④⑥⑧B．只有②④⑥⑦⑧C．只有③④⑤⑥⑦⑧D．①②③④⑤⑥⑦⑧【解析】有机玻璃属于传统合成材料。塑料、合成橡胶、合成纤维属于三大传统合成材料，它们不属于新型功能高分子材料。【答案】C易混淆传统合成材料和功能高分子材料，将有机玻璃、塑料、合成橡胶、合成纤维等传统合成材料误认为是新型高分子材料。常见的功能高分子材料有：光敏高分子、导电高分子、高分子催化剂与试剂、交换型高分子、生物医药高分子、高分子吸附剂、高分子膜、高吸水性树脂等。1．(2013·西安高陵质检)下列各类材料一定属于新型材料的是()A．塑料B．纤维C．橡胶D．生物材料【解析】塑料、纤维、橡胶是普通的合成材料，不属于新型材料。【答案】D功能高分子材料与复合材料的区别【问题导思】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复合材料概念既具有传统高分子材料的机械性能，又具有某些特殊功能的高分子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一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能应用用于制作高分子分离膜、人体器官等用于汽车工业、机械工业、体育用品、航空航天、人类健康等医用高分子材料应该满足：(1)无毒，且是化学惰性的；(2)与人体组织和血液相容性好；(3)具有较高的机械性能；(4)容易制备、纯化、加工和消毒。(2013·安阳高二质检)下列有关功能高分子材料的用途的叙述中，不正确的是()A．高吸水性树脂主要用于干旱地区抗旱保水、改造土壤、改造沙漠B．离子交换树脂主要用于分离和提纯物质C．医用高分子材料可用于制造医用器械和人造器官D．聚乙炔膜可用于分离工业废水和海水的淡化【解析】聚乙炔膜属导电高分子材料，主要用于制造电子器件。【答案】D2．下列说法错误的是()A．玻璃钢是以玻璃纤维作为增强体、合成树脂作为基体的复合材料B．飞机机身的复合材料大多是以金属为增强体、纤维为基体的复合材料C．制造网球拍用的复合材料是在合成树脂的基体中加入了碳纤维作为增强体D．航天飞机机身使用的隔热陶瓷瓦是由纤维和陶瓷复合而成的材料制成的【解析】飞机机身的复合材料大多是以纤维为增强体，金属为基体的复合材料，B项中将基体与增强体颠倒了。【答案】B1．高吸水性材料中的功能基可能是()A．—CHOB.C．—C—O—OD．—C—ONaO【解析】高吸水性材料中含有亲水基团，即该基团的极性越强越易溶于水，亲水能力越强。【答案】D2．现在为婴儿特制的一种新型的尿布——“尿不湿”。这种尿布表面涂有一种既能吸水又能保留水的物质。据你的推测，这种特殊物质的结构可能是()A．CHCH2OCOCH3B．CHCH2FC．CHCH2OHD．CCl2—CCl2【解析】A、B、D中没有亲水基，而C中有—OH是亲水基。【答案】C3．钢筋混凝土是建筑行业常用的一种复合材料，其中起增强体作用的是()A．水泥B．沙子C．钢筋D．石子【解析】增强体在复合材料中起骨架作用，基体起黏结作用。【答案】C4．医用化学杂志曾报道，有一种功能高分子材料为聚乙交酯纤维材料C，用这种功能高分子材料制成的手术缝合线比天然高分子材料的肠线好。它的合成过程如下：AB：OCOCH2COCH2—OCB是A合成C的中间体，它是由两分子A脱去两分子水形成的。(1)写出由A合成C的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)写出由A制取B的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)医用高分子材料应具备哪些特性？【解析】由题给条件可知，B分子为环酯且具有对称结构。采用平均拆分法，可得A的结构简式为CH2COOHOH。【答案】(1)nCH2COOHOHeq\o(,\s\up15(催化剂))HO—CH2—COHO＋(n－1)H2O(2)2CH2COOHOHeq\o(,\s\up15(一定条件下))OCOCH2COCH2—OC＋2H2O(3)优异的生物相容性，较少受到排斥，无毒性，具有很高的机械性能以及其他一些特殊性能。1．下列物质不属于新型有机高分子材料的是()A．高分子分离膜B．液晶高分子材料C．生物高分子材料D．光导纤维【解析】光导纤维属于新型无机非金属材料，高分子分离膜、液晶高分子材料、生物高分子材料都是新型有机高分子材料。【答案】D2．高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离，下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是()A．分离工业废水，回收废液中的有用成分B．食品工业中，浓缩天然果汁，乳制品加工和酿酒C．将化学能转换成电能，将热能转换成电能D．海水淡化【解析】A、B、D均是功能高分子分离膜的应用范围，而C中将化学能转换为电能的应是传感膜，将热能转换成电能的是热电膜。【答案】C3．下列对有机高分子的叙述，正确的是()A．原子与原子、链节跟链节均以共价键结合B．原子跟原子以共价键结合，链节跟链节以分子间作用力结合C．原子跟原子、链节跟链节均以非极性共价键结合D．原子跟原子以非极性共价键结合，链节跟链节以极性共价键结合【解析】原子之间只能以共价键结合，可能为极性键也可能为非极性键；链节之间以分子间作用力结合。【答案】B4．下列关于复合材料的说法正确的是()A．将不同性质的材料经简单混合便成复合材料B．合金就是复合材料C．复合材料中的各部分作用相同D．复合材料是两种或两种以上不同性质的材料经特殊加工而制成的【解析】考查复合材料的概念。【答案】D5．复合材料的使用使导弹的射程有了很大的提高，其主要原因在于()A．复合材料的使用可以使导弹能经受超高温的变化B．复合材料的使用可以使导弹的质量减轻C．复合材料的使用可以使导弹承受超高强度的改变D．复合材料的使用可以使导弹承受温度的剧烈变化【解析】复合材料的使用使导弹的射程有很大的提高，主要因素是在弹药功率一定的条件下减轻了弹体的质量。【答案】B6．“神丹”系列成功飞天，展示了中国航天事业的伟大成就。为了防止飞船与大气摩擦产生高温而起火燃烧，在飞船表面覆盖着某种特殊材料，该材料应具有的性质是()A．良好的导电性B．密度较大，以增大飞船的惯性C．轻质防热，可以承受上千度的高温D．质地柔软，以利于飞船变形【解析】飞船外表的材料应该符合强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优异性能。【答案】C7．在某些塑料(如聚乙炔等)中加入强氧化剂或还原剂后，它们的导电性能大大提高，因为这些塑料具有金属的一般特性，所以人们称之为“人造金属”，下列对“人造金属”的说法正确的是()A．“人造金属”和普通金属的制取方法不同，但原料相同B．强氧化剂或还原剂是制取“人造金属”的重要材料C．“人造金属”能够导电传热，所以有金属光泽D．“人造金属”具有金属的一般特性，所以它们属于金属【解析】“人造金属”与普通金属的制取方法和原料均不相同。前者在塑料中加入氧化剂或还原剂，后者在金属化合物中加入还原剂，此外，“人造金属”尽管有金属的一般特性，但它属于高分子化合物中的塑料，不属于金属，无金属光泽。【答案】B8．有关“尿不湿”的下列说法中，错误的是()A．“尿不湿”之所以具有吸水性是因为添加了一种高吸水性树脂B．高吸水性树脂是含有羧基(—COOH)、羟基(—OH)等强亲水基团并具有一定交联的网状高分子化合物C．这种纸尿片吸收尿液以后，体积虽然膨胀，但挤不出液体来D．尿液中的水分子与亲水性基团紧密结合，排列在网状高分子结构之外【解析】尿液中的水分子与亲水基团紧密结合，并被包裹在网状高分子结构之中，而不是“排列在高分子结构之外”，故D项错误。【答案】D9．高分子材料发展的主要趋势是高性能化、功能化、复合化、精细化和智能化。下列材料不属于功能高分子材料的是()A．用于生产光盘等产品的光敏高分子材料B．用于制造CPU芯片的良好半导体材料单晶硅C．能用于生产“尿不湿”的高吸水性树脂D．能导电的掺杂聚乙炔【解析】半导体材料单晶硅属于传统的无机非金属材料；光敏高分子材料、高吸水性树脂、导电高分子材料均属于功能高分子材料。【答案】B10．二氧化碳所带来的全球性气候问题受到世界各国科学家的广泛关注，寻求环境友好的化工过程和新型高分子材料是研究二氧化碳与环氧化合物直接制备聚碳酸酯的动力。已知合成某聚碳酸酯的反应为：nCROHCH2＋nCO2eq\o(――→,\s\up15(催化剂))OCOOCHRCHH下列有关说法正确的是()A．该反应属于缩聚反应B．该反应属于加聚反应C．环氧化合物与相同碳原子数的醇类属于同分异构体D．环氧乙烷与乙醛互为同系物【解析】该反应是CO2(O===C===O)中的碳氧双键打开与环氧烷烃的加聚反应，环氧化合物与相同碳原子的醛或酮属于同分异构体，环氧化合物与乙醛结构不同，二者不属于同系物。【答案】B11．(2013·衡阳高二质检)“喷水溶液法”是最近日本科学家研制出的一种使沙漠变绿洲的新技术，它是先在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯水溶液，水溶液中的高分子与沙土粒子结合，在地表下30cm～50cm处形成一个厚cm的隔水层，既能阻止地下的盐分上升，又有拦截、蓄积雨水的作用，下列对聚丙烯酸酯不正确的说法是()A．单体的结构式为CH2===CH—COORB．在一定条件下能发生加成反应C．在一定条件下能发生水解反应D．没有恒定的熔、沸点【解析】聚丙烯酸酯的化学式可表示为：CHCOORCH2结构中有酯基官能团，可发生水解反应；其中没有碳碳双键，不能再发生加成反应，它是一种高分子化合物，没有恒定熔、沸点。【答案】B12．科学家通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上，制成缓释长效阿司匹林，用于关节炎和冠心病的辅助治疗，缓释长效阿司匹林的结构简式如下：CH2—CCH3COOCH2CH2OOCOOCCH3试填写以下空白：(1)高分子载体结构简式为________。(2)阿司匹林连接在高分子载体上的有机反应类型是________________。(3)缓释长效阿司匹林在肠胃中变为阿司匹林的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】本题的关键信息是“通过乙二醇的桥梁作用把阿司匹林连接在高聚物上”，观察高聚物结构可以把缓释长效阿司匹林分为三部分：①高分子载体；②阿司匹林；③作为桥梁作用的乙二醇。在肠胃中变为阿司匹林的反应，则属于水解反应，从而找到正确的解题思路。【答案】(1)CH2—CCH3COOH(2)酯化反应(或取代反应)(3)CH2—CCH3COOCH2CH2OOCOOCCH3＋nH2Oeq\o(――→,\s\up15(酸))CH2—CCH3COOCH2CH2OH＋nHOOCOOCCH3(其他合理答案也可)13．PMAA是一种“智能型”大分子，可用于生物制药中大分子与小分子的分离，而有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)可作飞机、汽车等的窗玻璃、防弹玻璃。下列是以物质A为起始反应物合成PMAA和有机玻璃的路线：A(C4H8),①B,②CCH2OHCH2CH3eq\o(――→,\s\up15(③),\s\do15())eq\o(――→,\s\up15(KMnO4/H＋),\s\do15(④))eq\o(――→,\s\up15(⑤),\s\do15())C4H6O2eq\o(――→,\s\up15(一定条件),\s\do15(⑧))PMAA,⑥Ceq\o(――→,\s\up15(一定条件),\s\do15(⑦))有机玻璃完成下列填空：(1)写出结构简式：A____________，B________________________________________________________________________，PMAA______________。(2)写出反应类型：反应①________；反应③______；反应⑥________。(3)写出反应条件：反应②________，反应⑤________________________________________________________________________。(4)反应③和⑤的目的是________________________________________________________________________。(5)写出反应⑦的化学方程式________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【解析】由CCH2OHCH2CH3逆推A应为CCH2CH3CH3。在A分子中引入一个羟基所采取的方法是先和卤素发生取代，再水解。CCH2CH3CH2OH如果不对碳碳双键进行保护，酸性KMnO4就会将其氧化而使其断裂。【答案】(1)CCH3CH3CH2CCH2CH3CH2Cl(或CCH2CH3CH2Br)CCH2CH3COOH(2)取代反应加成反应酯化反应(或取代反应)(3)NaOH/H2O，加热NaOH/C2H5OH，加热(4)保护碳碳双键(5)nCCH2CH3COOCH3eq\o(――→,\s\up15(一定条件),\s\do15())CCH2CH3COOCH314．感光性高分子也称为“光敏性高分子”，是一种在彩电荧光屏及大规模集成电路制造中应用较广的新型高分子材料，其结构简式为CH2—CHOC—CHOCH试回答下列问题：(1)若它是由两种单体经酯化后聚合而成的，试推断这两种单体的结构简式____________________________________________________________________