4.2合成高分子教学设计高中化学沪科版2020选择性必修3 有机化学基础-沪科版2020

4.2合成高分子教学设计高中化学沪科版2020选择性必修3有机化学基础-沪科版2020科目授课班级授课教师课时安排授课题目教学准备课程基本信息：一、课程基本信息1.课程名称：合成高分子。2.教学年级和班级：高二年级（X）班。3.授课时间：2024年X月X日第X节课。4.教学时数：1课时（45分钟）。核心素养目标：二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：能从微观视角分析合成高分子的链节、聚合度等结构特点，关联其宏观性质。2.证据推理与模型认知：通过加聚、缩聚反应实例，推理合成原理，建立聚合反应模型。3.科学探究与创新意识：探究常见高分子材料（如塑料、橡胶）的合成与应用，认识结构与性质关系。4.科学态度与社会责任：认识合成高分子材料的应用价值及环境问题（如白色污染），形成可持续发展意识。学情分析： 三、学情分析高二学生已具备有机化学基础知识，如烃类和官能团性质，但对合成高分子的微观结构（如链节、聚合度）理解较浅，抽象思维能力不足。学生实验操作能力中等，但推理和模型构建能力有待提升，习惯于被动接受知识，主动探究意识薄弱。科学态度初步形成，但对高分子材料的环境影响认识不足，行为上易受兴趣驱动，需结合生活实例（如塑料、橡胶）激发学习动力。这导致课程学习中，学生易对聚合反应原理产生困惑，需强化微观与宏观的关联，以促进深度理解和应用。教学方法与手段：1.讲授法：系统讲解合成高分子的链节、聚合度及聚合反应类型，建立核心概念框架。

2.讨论法：围绕“塑料降解”“橡胶应用”等生活案例，引导学生探究结构与性质的关系。

3.实验法：模拟加聚/缩聚反应模型，强化微观结构与宏观性质的直观联系。

教学手段：1.动态演示高分子结构形成过程，突破抽象思维难点；2.播放工业合成视频，体现化学与技术的结合；3.运用在线互动题库，实时反馈学习效果。教学过程：1.导入（约5分钟）

激发兴趣：展示日常生活中常见的塑料制品（如塑料瓶、包装袋），提问：“这些材料为何具有高强度、耐腐蚀的特性？它们与乙烯、苯等小分子有何本质区别？”引发学生对高分子材料的好奇。

回顾旧知：引导学生回顾必修中“乙烯加聚生成聚乙烯”“苯酚与甲醛缩聚”的反应方程式，强调小分子通过化学键连接形成大分子的过程，为本节课学习奠定基础。

2.新课呈现（约25分钟）

讲解新知：

-**合成高分子概念**：结合课本定义，明确合成高分子由重复结构单元（链节）通过聚合反应形成，聚合度（n）决定分子量。

-**聚合反应类型**：对比加聚反应（如聚乙烯、聚氯乙烯）与缩聚反应（如尼龙-66、酚醛树脂）的特点，强调加聚反应无副产物，缩聚反应有小分子生成。

举例说明：

-以聚乙烯的加聚反应为例，展示链节（-CH₂-CH₂-）与聚合度n的关系，说明分子量与物理性质（如熔点、韧性）的关联。

-以对苯二甲酸与乙二醇缩聚生成涤纶为例，分析反应条件（催化剂、温度）对产物性能的影响。

互动探究：

-**分组讨论**：提供聚乙烯、聚氯乙烯的结构模型，学生讨论其链节差异如何导致耐热性、溶解性不同。

-**实验模拟**：教师演示“聚乙烯热塑性”实验（加热塑料片冷却后重新塑形），学生观察并总结高分子链运动与宏观性质的联系。

3.巩固练习（约15分钟）

学生活动：

-**基础任务**：完成课本习题，写出聚丙烯（-CH₂-CH(CH₃)-）ₙ的链节和聚合度，判断其反应类型。

-**探究任务**：小组设计实验方案，验证聚氯乙烯与聚乙烯的燃烧现象差异（如火焰颜色、气味），推测其结构特征。

教师指导：巡视各组实验，提示安全规范（通风、防火），引导学生从燃烧产物（HCl气体）推断氯原子存在，深化“结构决定性质”的认知。

4.课堂小结（约5分钟）

师生共同梳理：合成高分子的链节、聚合度、反应类型（加聚/缩聚）与性质的关系，强调化学键断裂与形成对材料功能的影响。

5.作业布置

-完成课后习题：分析涤纶（PET）的缩聚反应方程式，计算其链节分子量。

-拓展任务：调研可降解塑料（如PLA）的合成原理，撰写100字短评。知识点梳理：六、知识点梳理1.合成高分子的基本概念（1）定义：合成高分子是由小分子单体通过聚合反应形成的相对分子质量高达10⁴~10⁶的化合物，也称为聚合物或高聚物。（2）基本组成①链节：高分子化合物中重复的结构单元，也称重复单元。例如，聚乙烯的链节为-CH₂-CH₂-。②聚合度（n）：高分子链中所含链节的数目，通常用n表示，聚合度越大，相对分子质量越大，性能越稳定。③单体：合成高分子的小分子原料，如乙烯是聚乙烯的单体，对苯二甲酸和乙二醇是涤纶的单体。（3）分类①按来源：分为天然高分子（如淀粉、纤维素、蛋白质）和合成高分子（如塑料、合成橡胶、合成纤维）。②按合成方法：分为加聚产物和缩聚产物。③按用途：分为塑料、橡胶、纤维、涂料、胶黏剂等。2.聚合反应类型（1）加聚反应①定义：由不饱和单体通过加成反应生成高分子化合物的反应，简称加聚。②特点：无小分子副产物；单体与链节具有相同的化学组成；反应过程中化学键没有断裂。③实例：聚乙烯的合成（nCH₂=CH₂→[-CH₂-CH₂-]ₙ）；聚氯乙烯的合成（nCH₂=CHCl→[-CH₂-CHCl-]ₙ）；聚苯乙烯的合成（nCH₂=CHC₆H₅→[-CH₂-CH(C₆H₅)-]ₙ）。（2）缩聚反应①定义：由含有两个或两个以上官能团的单体相互结合，生成高分子化合物，同时生成小分子（如H₂O、HX等）的反应，简称缩聚。②特点：有小分子副产物生成；单体与链节的化学组成不同；需要单体含有官能团（如-OH、-COOH、-NH₂等）。③实例：涤纶的合成（nHOOC-C₆H₄-COOH+nHOCH₂CH₂OH→[-OOC-C₆H₄-COO-CH₂CH₂O-]ₙ+nH₂O）；尼龙-66的合成（nH₂N(CH₂)₆NH₂+nHOOC(CH₂)₄COOH→[-HN(CH₂)₆NHOC(CH₂)₄CO-]ₙ+nH₂O）；酚醛树脂的合成（nHCHO+n→）。3.合成高分子的结构（1）结构层次①一级结构：高分子链中原子间的连接顺序和化学键，包括链节的结构、连接方式（头-尾连接、头-头连接等）。②二级结构：高分子链的形态，分为线型结构（如聚乙烯、聚氯乙烯）、支链型结构（如低密度聚乙烯）、体型结构（如酚醛树脂、硫化橡胶）。（2）结构与性能的关系①线型结构：分子链呈长链状，无支链或交联，具有热塑性（加热软化，冷却硬化），可溶于适当溶剂，如聚乙烯、聚丙烯。②支链型结构：主链上带有支链，溶解性、熔点低于同种线型结构，如低密度聚乙烯。③体型结构：分子链间形成化学键交联，具有热固性（加热不软化，受热分解），不溶于任何溶剂，如酚醛树脂、硫化橡胶。4.合成高分子的性质（1）物理性质①溶解性：线型高分子能溶解在适当溶剂中（如聚乙烯溶于热的二甲苯），体型高分子不溶解，但可能溶胀。②热性能：线型高分子具有热塑性（可反复加工），体型高分子具有热固性（一次成型后不可重塑）。③力学性能：与分子量、结晶度、结构类型有关。分子量越大，强度越高；结晶度越高，硬度越大，韧性越低。（2）化学性质①稳定性：大多数合成高分子化学性质稳定，耐酸、耐碱、耐腐蚀，如聚乙烯、聚氯乙烯。②老化：高分子材料在空气、光、热等作用下性能逐渐变差的现象，原因包括分子链断裂（降解）或交联（变脆）。③降解：高分子在特定条件下（如微生物、光照、化学试剂）分解为小分子的过程，如可降解塑料（聚乳酸）在微生物作用下分解为CO₂和H₂O。5.常见合成高分子材料（1）塑料①通用塑料：产量大、用途广，如聚乙烯（PE，用于塑料袋、bottles）、聚氯乙烯（PVC，用于管道、地板）、聚丙烯（PP，用于包装材料、汽车部件）。②工程塑料：机械性能好，用于工业部件，如ABS塑料（用于电器外壳、汽车仪表盘）、聚碳酸酯（PC，用于眼镜片、防弹玻璃）。（2）橡胶①天然橡胶：聚异戊二烯，具有弹性，用于轮胎、胶管。②合成橡胶：丁苯橡胶（耐磨损，用于轮胎）、顺丁橡胶（弹性好，用于密封件）、氯丁橡胶（耐油、耐老化，用于胶带、密封圈）。（3）纤维①合成纤维：强度高、耐磨、耐化学腐蚀，如涤纶（PET，用于服装、窗帘）、锦纶（尼龙，用于袜子、渔网）、腈纶（用于毛线、毛毯）。6.合成高分子材料的发展（1）可降解塑料：如聚乳酸（PLA，由玉米淀粉发酵制得）、聚己内酯（PCL，在土壤中微生物降解），减少白色污染。（2）功能高分子：具有特殊功能的高分子材料，如离子交换树脂（用于水处理）、医用高分子（如人造器官、药物缓释材料）、导电高分子（如聚乙炔，用于电池、传感器）。（3）绿色合成：采用无毒原料、绿色溶剂（如水、超临界CO₂）、高效催化剂，减少环境污染，如无溶剂聚合、生物催化聚合。课后作业：七、课后作业1.写出聚乙烯（PE）的加聚反应方程式，指出单体和链节，并说明加聚反应的特点。答案：nCH₂=CH₂→[-CH₂-CH₂-]ₙ；单体：乙烯；链节：-CH₂-CH₂-；特点：无小分子副产物，单体与链节组成相同。2.以对苯二甲酸和乙二醇为单体，写出涤纶（PET）的缩聚反应方程式，并指出生成的小分子副产物。答案：nHOOC-C₆H₄-COOH+nHOCH₂CH₂OH→[-OOC-C₆H₄-COO-CH₂CH₂O-]ₙ+nH₂O；副产物：水。3.分析线型结构（如聚乙烯）和体型结构（如酚醛树脂）在热塑性和溶解性上的差异，并举例说明。答案：线型：热塑性（加热软化，冷却硬化），可溶于适当溶剂（如二甲苯）；体型：热固性（加热不软化），不溶于任何溶剂（如酚醛树脂）。4.解释“白色污染”的主要成因，并列举两种可降解塑料及其合成原料。答案：成因：合成塑料（如聚乙烯）难降解，长期堆积污染环境；可降解塑料：聚乳酸（PLA，原料玉米淀粉）、聚己内酯（PCL，原料己内酯）。5.已知聚氯乙烯（PVC）的链节为-CH₂-CHCl-，其链节分子量为62.5，若某PVC样品的聚合度n=800，计算其平均相对分子质量。答案：M=链节分子量×n=62.5×800=50000。板书设计：八、板书设计①合成高分子的基本概念定义：小单体通过聚合反应形成相对分子质量10⁴~10⁶的化合物链节：重复结构单元，如聚乙烯-CH₂-CH₂-聚合度（n）：链节数目，决定分子量单体：小分子原料，如乙烯、对苯二甲酸分类：来源（天然/合成）、合成方法（加聚/缩聚）、用途（塑料/橡胶/纤维）②聚合反应类型加聚反应：无小分子副产物，单体与链节组成相同实例：nCH