第二节 高分子材料教学设计高中化学人教版2019选择性必修3 有机化学基础-人教版2019

第二节高分子材料教学设计高中化学人教版2019选择性必修3有机化学基础-人教版2019学科Xx年级册别Xx年级上册共1课时教材部编版授课类型新授课第1课时教材分析一、教材分析本节是人教版2019选择性必修3“有机化学基础”第二章第二节，是在学生学习有机化合物结构与反应类型后，对高分子材料的系统学习。教材以“结构决定性质”为主线，通过高分子化合物的概念、链节与单体、结构特点（线型、体型），分类天然与合成高分子材料，重点介绍塑料、合成纤维、合成橡胶的性能与应用，并结合实例引导学生理解高分子材料与生活的联系，培养学生的科学态度与社会责任。核心素养目标分析二、核心素养目标分析通过高分子微观结构（链节、单体、线型/体型）与宏观性质（热塑性、弹性）的关联，发展宏观辨识与微观探析；基于聚合反应原理（加聚、缩聚）及实例（聚乙烯、酚醛树脂），建立结构与性能的模型认知，培养证据推理能力；结合可降解塑料等应用与环保问题，形成科学态度与社会责任，体会化学对社会发展的贡献。教学难点与重点1.教学重点，①高分子化合物链节、单体的概念及相互推断；②三大合成材料（塑料、合成纤维、合成橡胶）的性能与应用实例。

2.教学难点，①线型与体型高分子结构对材料性质（如热塑性、热固性）的影响机制；②加聚反应与缩聚反应的原理及单体判断（含含氧、含氮官能团单体）。教学资源准备四、教学资源准备1.教材：确保每位学生有人教版2019选择性必修3“有机化学基础”教材。2.辅助材料：准备高分子链节结构示意图、三大合成材料实物图片、加聚与缩聚反应原理动画视频。3.实验器材：备选聚乙烯热塑性实验器材（酒精灯、镊子、聚乙烯碎片），强调操作安全。4.教室布置：设置分组讨论区，便于学生合作分析高分子结构与性能关系。教学过程**（一）情境导入，激发兴趣（5分钟）**

教师：同学们，请观察你们手中的塑料袋和橡胶手套，思考这些材料与之前学习的乙烯、苯等小分子化合物有何本质区别？学生：它们更坚韧，不易断裂，但塑料袋受热会变形。教师：没错！这些材料由高分子构成。今天我们就来探索高分子世界的奥秘——打开教材P60，阅读第一段，找出高分子化合物的定义。学生：高分子是由小分子通过聚合反应形成的大分子，相对分子质量可达几万至几百万。教师：很好！请看PPT展示的聚乙烯分子模型链（动态演示），思考：链节和单体分别指什么？学生：链节是重复结构单元，单体是形成高分子的小分子。

**（二）新知探究：高分子结构决定性质（15分钟）**

教师：现在分组讨论：线型高分子（如聚乙烯）和体型高分子（如酚醛树脂）的结构差异如何影响它们的性质？请结合教材P61图2-9分析。学生：线型分子链间作用力弱，可熔融；体型分子链间形成化学交联，不熔不溶。教师：正确！请完成学案任务：推断聚氯乙烯（—CH₂—CHCl—）ₙ的单体是什么？学生：氯乙烯（CH₂=CHCl）。教师：追问：为什么聚乙烯能拉丝而酚醛树脂不能？学生：线型结构分子链可移动，体型结构被三维网络固定。

**（三）实验探究：三大合成材料的特性（20分钟）**

教师：接下来进行分组实验（每组4人）。实验1：用镊子夹取聚乙烯碎片在酒精灯上加热，观察现象；实验2：拉伸橡胶手套，感受弹性。学生操作并记录：聚乙烯受热变软可塑形；橡胶拉伸后回弹。教师：结合教材P62-63表格，归纳塑料、合成纤维、合成橡胶的特性。学生：塑料耐腐蚀易加工；合成纤维强度高弹性好；橡胶弹性优异绝缘。教师：请举例说明生活中应用场景。学生：塑料水壶（耐腐蚀），尼龙绳（强度高），轮胎（弹性）。

**（四）难点突破：聚合反应原理（15分钟）**

教师：聚焦难点——加聚与缩聚反应。请书写乙烯生成聚乙烯的方程式，并判断反应类型。学生：nCH₂=CH₂→[—CH₂—CH₂—]ₙ，加聚反应。教师：缩聚反应有何不同？对比教材P64乙酸乙酰胺缩聚反应，找出特征。学生：有小分子副产物生成，如H₂O。教师：挑战任务：写出己二酸与己二胺生成尼龙的化学方程式。学生：nHOOC—(CH₂)₄—COOH+nH₂N—(CH₂)₆—NH₂→[—NH—(CH₂)₆—NH—CO—(CH₂)₄—CO—]ₙ+2nH₂O。

**（五）深化应用：环保与社会责任（10分钟）**

教师：展示可降解塑料与普通塑料降解对比视频（教材P63拓展视野）。讨论：如何平衡材料使用与环境保护？学生：研发可降解高分子，推广回收利用。教师：请设计一条宣传标语，呼吁减少白色污染。学生示例："高分子材料惠生活，绿色降解护家园"。

**（六）总结提升（5分钟）**

教师：回顾本节课核心：①高分子链节与单体的关系；②结构决定性质（线型/体型）；③聚合反应类型；④材料应用与环保。学生自主绘制思维导图，标注关键词（如热塑性、加聚反应、合成纤维）。

**（七）分层作业（5分钟）**

基础题：完成教材P65习题1-4（链节推断、反应类型判断）；拓展题：调研可降解塑料的合成原理，撰写200字报告。教师：下节课我们将通过"橡胶硫化"实验进一步理解交联结构，请预习P64实验2-8。拓展与延伸1.拓展阅读材料

（1）高分子合成新方法——活性自由基聚合

教材中介绍了传统加聚反应的特点（如反应难以控制、分子量分布宽），而活性自由基聚合的出现解决了这一问题。该方法通过引入特殊引发剂（如RAFT试剂、TEMPO），使聚合反应具有“活性”特征，即链增长过程中可暂时终止，重新引发后仍保持活性，从而精确控制分子量、合成嵌段共聚物或星形聚合物。例如，苯乙烯与甲基丙烯酸甲酯通过活性自由基聚合制备的PS-b-PMMA嵌段共聚物，可用于制备纳米光子晶体材料，这一技术在教材“高分子材料结构决定性质”的基础上，进一步深化了对结构调控的理解。

（2）功能高分子材料——离子交换树脂

教材中提到合成材料的应用广泛，而离子交换树脂是一类重要的功能高分子，具有“交换-再生”的可逆性能。以强酸性阳离子交换树脂（如苯乙烯-二乙烯苯共聚物磺化产物）为例，其分子链上含有磺酸基（—SO₃H），可与水中的Na⁺、Ca²⁺等阳离子交换，用于硬水软化；强碱性阴离子交换树脂（含季铵基—N⁺R₃）可交换水中的Cl⁻、SO₄²⁻等阴离子。这一应用与教材中“高分子材料与生活联系”相关，体现了化学在解决实际问题中的作用，学生可通过教材P63“拓展视野”中的离子交换树脂示意图进一步理解其工作原理。

（3）天然高分子的改性——淀粉基可降解塑料

教材中介绍了天然高分子（如淀粉、纤维素）和合成高分子，而淀粉基可降解塑料是两者的结合。通过物理共混（将淀粉与聚乙烯醇混合）或化学改性（淀粉接枝丙烯酸酯），使淀粉含量达30%-80%的材料在土壤中可被微生物降解为CO₂和H₂O，减少白色污染。例如，我国研发的“淀粉/聚己内酯可降解地膜”，在覆盖作物后3-6个月即可降解，替代传统PE地膜，这与教材中“可降解塑料”的内容直接关联，学生可结合教材P64“科学·技术·社会”栏目了解其环保意义。

（4）高分子材料的循环利用——PET的化学回收

教材中提到高分子材料的回收利用，而PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯，即饮料瓶材料）的化学回收是典型代表。传统物理回收将PET熔融再生，但性能下降；化学回收则通过甲醇解聚或水解，将PET解聚为单体对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG），再重新聚合为PET，实现“闭环回收”。例如，某企业采用超临界水水解技术，在380℃、25MPa条件下将PET降解，单体回收率达99%，这一技术深化了教材中“聚合反应原理”（缩聚反应的可逆性）的应用，体现了绿色化学理念。

2.课后自主学习和探究

（1）合成路线探究——聚乙烯的工业与实验室合成

任务：查阅教材P61“思考与讨论”中聚乙烯的合成方法，对比工业低压法（齐格勒-纳塔催化剂，60-80℃）与实验室自由基聚合（引发剂过氧化二苯甲酰，100℃以上）的条件差异，分析原因（如催化剂对定向聚合的影响，引发剂分解温度对反应速率的影响），并绘制两种方法的流程图。要求：结合教材中“加聚反应”原理，说明工业法为何能获得高密度聚乙烯（HDPE），而实验室法多为低密度聚乙烯（LDPE）。

（2）结构与性能关系实验——家用高分子材料的性质测试

任务：选取家中常见高分子材料（如聚乙烯塑料袋、聚氯乙烯保鲜膜、天然橡胶气球、酚醛塑料勺），进行以下实验：①加热测试：用热水浸泡（80℃），观察是否变形（线型高分子如PE受热熔融，体型如酚醛塑料不变形）；②溶剂测试：分别用酒精、汽油浸泡，观察是否溶解（PE不溶于常见溶剂，PVC可溶于四氯乙烷）；③拉伸测试：缓慢拉伸，记录断裂伸长率（橡胶弹性大，塑料易断裂）。实验后结合教材P61“线型与体型高分子结构示意图”，分析不同结构对材料性能的影响，撰写实验报告。

（3）环保高分子材料调研——可降解塑料的现状与挑战

任务：调研一种可降解塑料（如PLA聚乳酸、PBAT聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯），完成以下内容：①合成原料（如PLA以玉米淀粉为原料，经发酵制乳酸再缩聚）；②降解条件（如PLA在堆肥条件下（50-60℃，微生物作用）6个月降解）；③应用现状（如PLA用于一次性餐具、PBAT用于塑料包装袋）；④存在问题（如降解条件苛刻、成本高于传统塑料）。要求：结合教材P63“可降解塑料”内容，提出推广建议（如政策补贴、完善回收体系），形成1500字调研报告，并在班级分享。

（4）功能高分子创意设计——自修复高分子材料

任务：结合教材中“高分子材料的功能与应用”拓展，设计一种自修复高分子材料（如用于手机屏幕涂层、汽车划痕修复），说明其设计思路：①分子结构设计（如引入动态共价键，如二硫键、Diels-Alder加成物，当材料受损时，键可逆断裂与重组实现修复）；②修复条件（如加热、光照）；③潜在应用场景。绘制分子结构示意图，并阐述其与教材中“结构决定性质”的关系，培养创新思维和应用意识。板书设计①核心概念

高分子化合物：由小分子通过聚合反应形成的大分子，相对分子质量几万至几百万

链节：高分子中重复的结构单元（如聚乙烯的—CH₂—CH₂—）

单体：形成高分子的小分子化合物（如聚乙烯的单体为CH₂=CH₂）

聚合度（n）：高分子链中链节的重复数目

②结构与性质的关系

线型结构：分子链呈长链状，无化学交联（如聚乙烯、聚氯乙烯）

性质：可熔融、可溶解，具有热塑性（受热变形，冷却定型）

体型结构：分子链间形成三维网状结构，有化学交联（如酚醛树脂、硫化橡胶）

性质：不熔不溶，具有热固性（受热不变形），强度高、硬度大

③反应原理与应用

加聚反应：小分子通过加成聚合形成高分子，无小分子副产物（如nCH₂=CH₂→[—CH₂—CH₂—]ₙ）

缩聚反应：小分子通过缩合聚合形成高分子，有小分子副产物（如nHOOC—R—COOH+nH₂N—R′—NH₂→[—NH—R′—NH—OC—R—CO—]ₙ+2nH₂O）

三大合成材料：塑料（耐腐蚀、易加工，如聚乙烯塑料袋）、合成纤维（强度高、弹性好，如尼龙绳）、合成橡胶（弹性优异、绝缘，如轮胎）

环保：可降解塑料（淀粉基、PLA）减少白色污染，高分子材料循环利用（PET化学回收）课堂小结，当堂检测**课堂小结**：

本节课围绕高分子材料的结构、性质与应用展开。核心概念包括高分子化合物的定义（由小分子聚合形成的大分子）、链节（重复结构单元）、单体（形成高分子的原料）及聚合度。重点理解线型结构（如聚乙烯）可熔融、可溶解，具有热塑性；体型结构（如酚醛树脂）不熔不溶，具有热固性。通过加聚反应（如乙烯聚合成聚乙烯）和缩聚反应（如己二酸与己二胺合成尼龙）掌握聚合原理，并认识三大合成材料：塑料（耐腐蚀易加工）、合成纤维（强度高弹性好）、合成橡胶（弹性优异）。最后结合可降解塑料（如淀粉基材料）和循环利用（如PET化学回收），理解化学与社会发展的关系。

**当堂检测**：

1.**概念辨析**：聚乙烯（—CH₂—CH₂—）ₙ的链节是______，单体是______。（答案：—CH₂—CH₂—；CH₂=CH₂）

2.**结构性质**：线型高分子与体型高分子在热塑性和热固性上的差异源于______。（答案：分子链间是否形成化学交联）

3.**反应类型**：写出对苯二甲酸（HOOC—C₆H₄—COOH）与乙二醇（HOCH₂CH₂OH）生成涤纶（PET）的化学方程式，并注明反应类型。（答案：nHOOC—C₆H₄—COOH+nHOCH₂CH₂OH→[—OCH₂CH₂OOC—C₆H₄—COO—]ₙ+2nH₂O；缩聚反应）

4.**应用分析**：为什么聚乙烯塑料袋可热封而酚醛塑料餐具不可？（答案：聚乙烯为线型结构，具有热塑性；酚醛树脂为体型结构，具有热固性）反思改进措施（一）教学特色创新

1.生活化实验探究：利用塑料袋、橡胶手套等常见材料进行热塑性与弹性实验，直观建立"结构-性质"联系，契合教材P62"实践活动"要求。

2.环保议题贯穿：通过可降解塑料对比视频、PET化学回收案例，将"科学·技术·社会"栏目内容转化为课堂讨论，强化社会责任意识。

（二）存在主要问题

1.分组实验耗时：部分小组在聚乙烯热塑性实验中操作不规范，导致课