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1、
合成高分子化合物的基本方法教 案
課題:第五章 第一節(jié)
合成高分子化合物的基本方法(1)
授課班級(jí)
課 時(shí)
教
學(xué)
目
的
知識(shí)
與
技能
能舉例說(shuō)明合成高分子的組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),能依據(jù)簡(jiǎn)單合成高分子的結(jié)構(gòu)分析其鏈節(jié)和單體。
過(guò)程
與
方法
了解高分子化合物合成的基本方法。
情感
態(tài)度
價(jià)值觀
掌握了有機(jī)高分子化合物的合成原理,人類(lèi)是可以通過(guò)有機(jī)合成不斷合成原自然界不存在的物質(zhì),從而為不斷提高人類(lèi)生活水平提供物質(zhì)基礎(chǔ)。
重 點(diǎn)
通過(guò)具體實(shí)例說(shuō)明加成聚合反應(yīng)和縮合聚合反應(yīng)的特點(diǎn),能用常見(jiàn)的單體寫(xiě)出簡(jiǎn)單的聚合反應(yīng)方程式和聚
2、合物的結(jié)構(gòu)式,
難 點(diǎn)
從簡(jiǎn)單的聚合物結(jié)構(gòu)式分析出單體。
知
識(shí)
結(jié)
構(gòu)
與
板
書(shū)
設(shè)
計(jì)
第一節(jié) 合成高分子化合物的基本方法
一、加成聚合((addition polymerization)反應(yīng)
加聚反應(yīng)的特點(diǎn):
1、單體必須是含有雙鍵、參鍵等不飽和鍵的化合物。例如:烯、二烯、炔、醛等含不飽和鍵的化合物。
2、發(fā)生加聚反應(yīng)的過(guò)程中,沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生,聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成相同。聚合物相對(duì)分子質(zhì)量為單體相對(duì)分子質(zhì)量的整數(shù)倍。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)步驟、內(nèi)容
教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng)
[引入]媒體展示:“在人類(lèi)歷史上,幾乎沒(méi)有什么科學(xué)技術(shù)像
3、高分子科學(xué)這樣對(duì)人類(lèi)社會(huì)做出如此巨大的貢獻(xiàn)?!監(jiān).Vogl, G. D. Jaycox, 'Trends in Polymer Scinece'
[講]高分子化合物是指由許多小分子化合物以共價(jià)鍵結(jié)合成的,相對(duì)分子質(zhì)量很高的一類(lèi)化合物,常簡(jiǎn)稱(chēng)為高分子,也稱(chēng)為聚合物或高聚物。
[投影]有機(jī)高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):
1、有機(jī)高分子化合物具有線型結(jié)構(gòu)和體型結(jié)構(gòu)
2、線型結(jié)構(gòu)呈長(zhǎng)線鏈狀,可以帶支鏈,也可以不帶支鏈,高分子支鏈之間以分子間作用力緊密結(jié)合。
3、體型結(jié)構(gòu)的高分子鏈之間將形成化學(xué)鍵,產(chǎn)生交聯(lián),形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[投影]
[講]由于有機(jī)高分子化合物的相對(duì)分子質(zhì)量較大及結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)
4、,因而具有與小分子化合物明顯不同的一些性質(zhì)。
[投影]有機(jī)高分子化合物的主要性質(zhì)
1、溶解性一般:線型結(jié)構(gòu)能溶解在適當(dāng)?shù)娜軇├?,而體型結(jié)構(gòu)不溶
2、熱塑性和熱固性:線型結(jié)構(gòu)具有熱塑性,而體型結(jié)構(gòu)具有熱固性。
3、強(qiáng)度:高分子材料的強(qiáng)度一般比較大
4、電絕緣性:通常是很好的電絕緣材料
[板書(shū)] 第一節(jié) 合成高分子化合物的基本方法
[復(fù)習(xí)必修2內(nèi)容]聚乙烯是一種生活中常用的塑料。請(qǐng)用化學(xué)方程式表示聚乙烯的合成方法。
[投影]
[問(wèn)]從形式上來(lái)看,此反應(yīng)有什么特點(diǎn)?屬于什么反應(yīng)類(lèi)型?
[講]由許多小分子通過(guò)加成反應(yīng)變成一個(gè)有機(jī)高分子化合物,既屬于加成反應(yīng)又屬于聚合反應(yīng),叫做加成
5、聚合反應(yīng),簡(jiǎn)稱(chēng)加聚反應(yīng)。
[板書(shū)]一、加成聚合((addition polymerization)反應(yīng)
[分析]有機(jī)高分子化合物的分子組成及有關(guān)概念的比較。填寫(xiě)下表:
[投影]
聚合反應(yīng)
CH2=CH2
單體(monomer)
—CH2—CH2—
鏈節(jié)(chain element)
n
聚合度(degree of polymerization)
高分子化合物,簡(jiǎn)稱(chēng)高分子,又叫聚合物或高聚物。
n值一定時(shí),有確定的分子組成和相對(duì)分子質(zhì)量,聚合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量=鏈節(jié)的相對(duì)分子質(zhì)量×n。
一塊高分子材料是由若干n值不同的高分子材料組成的混合物。
[學(xué)生活動(dòng)]請(qǐng)
6、同學(xué)們思考,下表列出來(lái)了一些單體及它們的分子式,如何書(shū)寫(xiě)這些單體的聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式?
[投影]
單體名稱(chēng)
單體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
聚合物
乙烯
CH2=CH2
丙烯
CH2=CHCH3
氯乙烯
CH2=CHCl
丙烯腈
CH2=CHCN
丙烯酸
CH2=CHCOOH
醋酸乙烯酯
CH3COOCH=CH2
丁二烯
CH2=CH—CH=CH2
乙炔
HC≡CH
[學(xué)生討論]請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察上述能進(jìn)行加聚反應(yīng)的單體,它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有什么共同特征?加聚反應(yīng)的特點(diǎn)是什么?
[共同總結(jié)]引導(dǎo)學(xué)生觀察和討論,歸納總結(jié)出以下幾點(diǎn):
[板書(shū)]
7、加聚反應(yīng)的特點(diǎn):
1、單體必須是含有雙鍵、參鍵等不飽和鍵的化合物。例如:烯、二烯、炔、醛等含不飽和鍵的化合物。
2、發(fā)生加聚反應(yīng)的過(guò)程中,沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生,聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成跟單體的化學(xué)組成相同。聚合物相對(duì)分子質(zhì)量為單體相對(duì)分子質(zhì)量的整數(shù)倍。
[學(xué)與問(wèn)]你知道下面兩個(gè)聚合物由何種單體聚合而成的嗎?
[回答] CH2=CHCl、C6H5CH=CH2。
[講]加聚反應(yīng)類(lèi)型:是指由一種或兩種以上的單體結(jié)合成高聚物的反應(yīng)。在加聚反應(yīng)中沒(méi)有小分子生成。
[投影]常見(jiàn)反應(yīng)類(lèi)型有兩種:
(1)均聚反應(yīng):僅由一種單體發(fā)生的加聚反應(yīng)。如:
(2)共聚反應(yīng):由兩種或兩
8、種以上單體發(fā)生的加聚反應(yīng)。如:
[投影小結(jié)]由加聚聚合物推單體的方法
→ 單體:CH2=CH2 邊鍵沿箭頭指向匯合,箭頭相遇成新鍵,
鍵尾相遇按虛線部分?jǐn)噫I成單鍵。
→單體: 凡鏈節(jié)主鏈只在C原子并存在有C=C雙鍵結(jié)構(gòu)的高聚物,其規(guī)律是“見(jiàn)雙鍵、四個(gè)C;無(wú)雙鍵、兩個(gè)C”劃線斷開(kāi),然后將半鍵閉合,即雙鍵互換。
學(xué)生分組書(shū)寫(xiě)合成上述聚合物的化學(xué)方程式。
教學(xué)回顧:
教 案
課題:第五章 第一節(jié)
合
9、成高分子化合物的基本方法(2)
授課班級(jí)
課 時(shí)
教
學(xué)
目
的
知識(shí)
與
技能
能說(shuō)明加聚反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的特點(diǎn)
過(guò)程
與
方法
了解高分子化合物合成的基本方法。
情感
態(tài)度
價(jià)值觀
掌握了有機(jī)高分子化合物的合成原理,人類(lèi)是可以通過(guò)有機(jī)合成不斷合成原自然界不存在的物質(zhì),從而為不斷提高人類(lèi)生活水平提供物質(zhì)基礎(chǔ)。
重 點(diǎn)
理解加聚反應(yīng)過(guò)程中化學(xué)鍵的斷裂與結(jié)合,用單體寫(xiě)出聚合反應(yīng)方程式和聚合物結(jié)構(gòu)式;
難 點(diǎn)
從聚合物結(jié)構(gòu)式分析出單體。
知
識(shí)
結(jié)
構(gòu)
與
板
書(shū)
設(shè)
計(jì)
二、縮合聚合(condensation p
10、olymerization)反應(yīng)
縮聚反應(yīng)的特點(diǎn):
1、縮聚反應(yīng)的單體往往是具有雙官能團(tuán)(如—OH、—COOH、—NH2、—X及活潑氫原子等)或多官能團(tuán)的小分子;
2、縮聚反應(yīng)生成聚合物的同時(shí),還有小分子副產(chǎn)物(如H2O、NH3、HCl等)生成;
3、所得聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同;
4、縮聚物結(jié)構(gòu)式要在方括號(hào)外側(cè)寫(xiě)出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)(這與加聚物不同,而加聚物的端基不確定,通常用橫線“—”表示。)如:
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)步驟、內(nèi)容
教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng)
[復(fù)習(xí)]請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式,并說(shuō)明斷成鍵的特點(diǎn)
11、 1、乙酸與乙醇酯化反應(yīng) 2、兩個(gè)甘氨酸分子形成二肽
[投影] 1、乙酸與乙醇酯化反應(yīng)
2、兩個(gè)甘氨酸分子形成二肽
[講]乙酸和乙醇分別是一元酸和一元醇,如果用二元酸和二元醇發(fā)生酯化反應(yīng),就會(huì)得到連接成鏈的聚合物(簡(jiǎn)稱(chēng)聚酯):
[投影]
[講]該反應(yīng)與加聚反應(yīng)不同,在生成聚合物的同時(shí),還伴有小分子副產(chǎn)物(如:H2O等)的生成。這類(lèi)反應(yīng)我們稱(chēng)之為“縮聚反應(yīng)”。
[板書(shū)]二、縮合聚合(condensation polymerization)反應(yīng)
[講]由單體通過(guò)分子間的相互縮合而生成高分子化合物,同時(shí)還伴隨著小分子化合物的反應(yīng)叫縮合聚合反應(yīng),簡(jiǎn)簡(jiǎn)
12、稱(chēng)為縮聚反應(yīng)。
[板書(shū)]縮聚反應(yīng)的特點(diǎn):
1、縮聚反應(yīng)的單體往往是具有雙官能團(tuán)(如—OH、—COOH、—NH2、—X及活潑氫原子等)或多官能團(tuán)的小分子;
2、縮聚反應(yīng)生成聚合物的同時(shí),還有小分子副產(chǎn)物(如H2O、NH3、HCl等)生成;
3、所得聚合物鏈節(jié)的化學(xué)組成與單體的化學(xué)組成不同;
4、縮聚物結(jié)構(gòu)式要在方括號(hào)外側(cè)寫(xiě)出鏈節(jié)余下的端基原子或原子團(tuán)(這與加聚物不同,而加聚物的端基不確定,通常用橫線“—”表示。)如:
[講]縮聚反應(yīng)與加聚反應(yīng)不同,在生成聚合物的同時(shí),一般伴隨著小分子產(chǎn)物生成,作為縮聚反應(yīng)的單體的化合物至少應(yīng)含有兩個(gè)官能團(tuán),含兩個(gè)官
13、能團(tuán)的單體縮聚后的產(chǎn)物呈線形結(jié)構(gòu)。
[問(wèn)]如果由一種單體或兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng),生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)是多少呢?
[學(xué)生探究]學(xué)生分組用球棍模型拼裝或在紙上書(shū)畫(huà)進(jìn)行探究討論:由一種單體或兩種單體進(jìn)行縮聚反應(yīng),生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)是多少。
[教師指導(dǎo)]引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)思想進(jìn)行探究。如:
[投影]
① 由一種單體(6—羥基己酸)制(聚—6—羥基己酸):n mol 中所含—COOH官能團(tuán)(或—OH)的物質(zhì)的量為:n mol,而在反應(yīng)中,有一個(gè)端基(—COOH)是沒(méi)有參與反應(yīng)的,故生成水的物質(zhì)的量為:(n-1) mol
②由兩種單體:n mol和n mol進(jìn)行縮聚反應(yīng),n mol中含—
14、COOH的物質(zhì)的量為2 n mol,而在反應(yīng)中,有一個(gè)端基(—COOH)是沒(méi)有參與反應(yīng)的,故生成水的物質(zhì)的量為:(2n-1) mol。
[隨堂練習(xí)練習(xí)]寫(xiě)出對(duì)苯二甲酸和1,4—丁二醇反應(yīng)生成縮聚物的化學(xué)方程式。
[投影]
[學(xué)與問(wèn)]教材P103,你能看出下列聚合物是由什么單體縮聚而成呢?仔細(xì)想想,判斷縮聚物單體的方法是什么?
[講]和,方法是:在尋找單體是時(shí),先看它的鏈節(jié)結(jié)構(gòu),分析它是通過(guò)哪一類(lèi)有機(jī)化學(xué)反應(yīng)縮合的;然后根據(jù)縮合反應(yīng)中斷鍵和成鍵的特點(diǎn),逆向分析尋找單體。
[投影小結(jié)]縮聚反應(yīng)小結(jié):
(1)方括號(hào)外側(cè)寫(xiě)鏈節(jié)余下的端基原子(或端基原子團(tuán))
(2)由一
15、種單體縮聚時(shí),生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為(n-1)
(3)由兩種單體縮聚時(shí),生成小分子的物質(zhì)的量應(yīng)為(2n-1)
[投影、教師講解]縮聚物單體的推斷方法常用“切割法”,如下圖示:
[過(guò)渡]含有兩個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后生成的縮合聚合物呈現(xiàn)為線型結(jié)構(gòu)?含有三個(gè)官能團(tuán)的單體縮聚后生成的縮合聚合物會(huì)呈現(xiàn)什么樣的結(jié)構(gòu)?
[講]高分子鏈間產(chǎn)生交聯(lián),形成體型(網(wǎng)狀)結(jié)構(gòu)。
[講]由不現(xiàn)體型的高聚物分子構(gòu)成的材料,會(huì)呈現(xiàn)出不同的性能,我們將在后面學(xué)到有關(guān)知識(shí)。
[小結(jié)]縮聚反應(yīng):指由一種或兩種以上單體結(jié)合成高聚物,同時(shí)有小分子生成的反應(yīng)。常見(jiàn)反應(yīng)類(lèi)型有三種:1、C = O雙鍵中的O原子與另一基團(tuán)中的活潑氫原子縮合成水的反應(yīng)。如:酚醛樹(shù)脂的形成。
2、醇羥基中的氫原子和酸分子中的羥基(-OH)縮合成水的反應(yīng)。如:乙二酸和乙二醇的縮聚反應(yīng)。
3、羧基中的羥基與氨基中的氫原子縮合成水的反應(yīng)。如:氨基酸聚合成蛋白質(zhì)。
教學(xué)回顧:
8