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第九章　现代生活与化学
9.2　化学合成材料
设计说明 本节课简要地介绍了常见的合成材料——塑料、合成纤维、合成橡胶以及层出不穷的新材料——无机非金属材料、复合材料、纳米材料等，使学生对合成材料有一个初步的了解。 学生在生活中已经接触很多塑料、橡胶和纤维制品，在讲有机合成材料时应多联系生活实际，以学生自学、合作学习为主要形式，提出一些自学提纲，让学生带着问题，通过阅读讨论交流，发表意见，师生共同完成学习任务。几种纤维的鉴别，布置两组学生在课前收集一些从布料中抽取的纤维的样品，进行家庭实验，录制视频，课上展示。白色污染部分采用组织发动学生开展辩论的方法，提前布置两组学生课前进行相关资料的查阅。正方：合成材料要不断地加强研制和使用；反方：合成材料，造成白色污染，应减少研究并控制使用。课上讨论、总结，简单介绍白色污染的危害及治理知识。 教学目标 【知识与技能】 1.能说出塑料、合成纤维、合成橡胶三大合成材料及其特性，会辨别合成材料。 2.了解白色污染及其防治方法。 3.能辨别几种典型的新材料。 【过程与方法】 1.通过燃烧的实验，根据现象鉴别天然纤维和合成纤维，归纳鉴别的方法。 2.学会用分析实验现象的方法，得出结论。 3.能积极主动与他人交流和讨论，逐步形成良好的学习习惯。 【情感、态度与价值观】 1.认识材料与人类生活、社会发展的密切关系。 2. 通过白色污染及其防治方法的辩论， 树立辩证唯物主义的观点。 3.通过几种典型的新材料的辨别，了解人类在不断地创造出新材料，进一步体会“化学”定义中“创造物质”的含义，树立合理使用材料的意识，学会用全面、发展的眼光看待问题。 重点难点 教学重点 合成材料的特性、鉴别天然纤维和合成纤维的方法、防治白色污染的方法。 教学难点 鉴别天然纤维和合成纤维的方法，应用所学的知识解释和解决实际问题，感受化学对改善和促进社会发展的积极作用。 教学方法 1.采用阅读指导法学习几类有机合成材料的性质和用途。 2.通过实验观察法学习几类纤维的鉴别方法。 3.讲解讨论法：白色污染部分采用组织发动学生开展辩论的方法，增强学生收集资料和语言表达能力。 教具、学具 一些塑料、合成橡胶、合成纤维的制品、学生实验视频、多媒体课件等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 【实物展示】教师展示一些塑料、合成橡胶、合成纤维的制品，现代人的生活离不开合成材料，塑料、合成橡胶、合成纤维三大合成材料在生活中使用最多。合成材料在很多方面具有更为优良的性能，而且，人们可以根据需要合成出具有某些特殊性能的材料，从我们的日常生活到现代工业、农业、国防和科学技术等领域，都离不开合成材料。这节课我们学习化学合成材料。 　　　　　　 讲授新课 一、常见的有机合成材料 【教师讲解】 塑料、合成橡胶和合成纤维是常见的三大合成材料，它们都是以石油化工产品为主要原料，通过化学合成的方法制成的有机高分子化合物，简称合成高分子化合物。用合成高分子化合物制成的材料就是合成材料。 例1　下列生活用品所使用的主要材料，属于有机合成材料的是（　　） 　　 A.羊毛衫　　　　　B.塑料水杯　　C.纯棉毛巾　　　　D.不锈钢锅 答案：B 【教师点拨】 1.有机高分子化合物又分为天然有机高分子化合物（如淀粉、纤维素、天然橡胶）和合成有机高分子化合物（如塑料、合成橡胶和合成纤维）。棉花、羊毛、亚麻、蚕丝、天然橡胶等都属于天然有机高分子材料。 2.合金是指由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的混合物，合金属于金属材料，不是合成材料。合成材料是通过化学方法合成的高分子化合物，包括塑料、合成橡胶和合成纤维。 1.塑料 【学生活动】学生阅读教材第267~268页，观察图9-5、9-6，思考下列问题，阅读后进行简答。 塑料的主要成分是什么？ （2）根据受热后的变化，可将塑料分为哪两大类？如何区分？ 【教师点拨】 （1）塑料的主要成分是合成树脂，合成树脂是有许多相对分子质量小的有机物聚合后形成的高分子化合物，它的相对分子质量可以大到几万、几十万，甚至上百万。 例如许多乙烯分子可聚合形成聚乙烯。 人们发现了自然界高分子的结构以后，就模仿合成了像聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯高分子，还有丁烯橡胶、丁苯橡胶和聚酯纤维等高分子。 根据受热后的变化，可将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等热塑性塑料受热后会软化，冷却后硬化，并可以反复加工，此类塑料用来制造一般的生活用品。酚醛塑料、脲醛树脂等热固性塑料受热时会软化成型，但冷却固化后就不能用加热的方式使之软化，该类塑料可用来制电器用品。 例2 制造下列物品应用热固型塑料的是（　　） A.雨衣 B.炒菜用的铁锅手柄 C．食品保鲜膜 D.大棚薄膜塑料 答案：B 【学生活动】辨别一下，这些实物中哪些是塑料 阅读“知识视窗”。说说你对“知识视窗”所介绍的塑料的认识并相互交流评价，讨论塑料的成分和种类。 　　　 聚四氟乙烯作　　　脲醛塑料制品　电线外面的塑料层　聚苯乙烯制成 内衬的不粘锅　　　　　　　　　　是聚氯乙烯　　　　的灯饰外壳 【知识视窗】 几种常见的塑料 名称代码缩写代号特性用途聚酯01PET坚韧、较硬、透明饮料瓶、光盘、纤维制品高密度聚乙烯02HDPE强度较大、熔点较高食品盒、药瓶、玩具聚氯乙烯03PVC较坚韧、较硬板材、用具、管材、薄膜低密度聚乙烯04LDPE较柔软、易熔化塑料袋、塑料瓶、薄膜聚丙烯05PP强度不大、不易变形玩具、纤维、医用器件、瓶盖聚苯乙烯06PS质轻、硬脆泡沫杯、包装材料、家具
【教师讲解】塑料具有很多优良的性能，如一般都质轻、柔软、绝缘、耐腐蚀、易加工成型，另外塑料的原料来自于石油化工，成本较低，因而塑料制品价格低廉，因此塑料在许多制造业中可以代替金属和木材，获得广泛的应用。 例3　查阅资料： 代号名称聚酯高密度聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯化学式(C10H8O4)n(C2H4)n(C2H3Cl)n(C3H6)n用途矿泉水瓶、碳酸饮料瓶等清洁用品、沐浴产品的包装等雨衣、建材、塑料膜等微波炉餐盒、果汁饮料瓶等
根据表中信息，请回答下列问题： （1）PET中含有　　　　元素，属于　　　　（填“有机化合物”或“无机化合物”）。01号塑料主要用于制作　　　　（写出一种即可），不宜长期重复使用（耐热至70 ℃）。 （2）PVC与HDPE对比，其组成中除含有C、H元素外，还含有　　　　 　　　元素，03号塑料高温时容易产生有害物质，不宜用于包装食品。 （3）05号塑料具有的化学性质是　　　　　　（写出一点即可）。 答案：（1）C、H、O（或碳、氢、氧）　有机化合物　矿泉水瓶（其他合理答案均可）　（2）Cl（或氯）　（3）耐热（或无毒，其他合理答案均可） 【教师导入】 我们在生活中还大量使用合成橡胶和合成纤维。 2.合成橡胶 合成橡胶的弹性、耐磨性、绝缘性等性能比天然橡胶优越，广泛应用于轮胎和制鞋工业等。 3.合成纤维 【学生活动】阅读教材第269~270页，简单交流合成纤维的优缺点。阅读并思考纤维的种类有棉纤维、羊毛纤维、合成纤维及其鉴别方法。 【教师点拨】 （1）合成纤维是用某些低分子物质经化学反应合成的高分子材料。它的品种很多，如尼龙、涤纶和人造羊毛（聚丙烯腈）等。 （2）合成纤维的优缺点：①优点：耐磨、耐腐蚀、不缩水，用它做的衣服，不易褶皱，结实耐穿。②缺点：吸湿性和透气性差。 （3）棉、麻、蚕丝、羊毛属于天然纤维，天然纤维的吸湿性和透气性较好，因此人们把合成纤维和天然纤维混纺，这样制成的织物兼有两类纤维的优点。 例4　下列衣物所使用的主要材料属于合成纤维的是（　　） A.纯棉夹克　　B.羊绒围巾　　C.腈纶上衣　　D.丝绸衣服 解析：纯棉夹克是用棉花制成的，羊绒围巾是用羊毛制成的，丝绸衣服是用蚕丝制成的，棉花、羊毛、蚕丝均属于天然纤维；腈纶上衣是用腈纶制成的，腈纶属于合成纤维。　　 答案：C 【实验观察】播放学生录制的家庭小实验视频，内容为利用自己准备的棉线、毛线和从各种布料中抽出的纤维完成【实验9-3】纤维的鉴别。 目的　了解纤维的简易鉴别方法。 【实验9-3】请你从各种布料中抽出一些纤维，按以下两种方法及下表中所给信息，鉴别它们分别是哪种纤维。 　　　　 【教师点拨】几种纤维的鉴别 棉纤维、羊毛纤维、合成纤维的成分不同，灼烧会产生不同的现象。鉴别棉纤维往往通过灼烧后闻气味、观察灰烬的办法。棉纤维燃烧后产生灰色的细而软的灰烬；鉴别羊毛通过闻燃烧产生气味的方法，羊毛燃烧产生烧毛发气味，灰烬为黑褐色小球、易碎；合成纤维先熔化再燃烧，或边熔化边燃烧，有特殊气味，灰烬为黑色或褐色硬块，不易碎。 例5　市场出售的服装都挂有面料成分及洗涤说明的标签，某件衣服的标签如下所示。 （1）面料中的天然纤维是　　　　，合成纤维是　　　　。 （2）检验面料主要成分为丝的简便方法是 　　　。 解析：从标签的成分分析，丝属于天然纤维，锦纶、涤纶是合成纤维，鉴别天然纤维和合成纤维的简便方法是燃烧法。 答案：（1）丝　锦纶、涤纶　（2）取面料少许灼烧，有烧毛发的气味，手指轻压灰烬变成粉末 二、白色污染的危害与治理 【多媒体投影】播放视频“白色污染”的危害，并引导学生思考如何解决“白色污染”的问题。 【学生整理】 1.“白色污染”的形成 塑料制品在自然条件下难以降解，能长期存在，大量的塑料垃圾成为一类难于处理的环境污染物，造成所谓“白色污染”。 2.“白色污染”的危害 塑料制品长期堆积，给人们的视觉带来不良刺激，进入土壤，会影响土壤的物、热传递，微生物生长，导致农作物减产，被动物当食物吞入，不能被消化，导致器官损伤和死亡，治理“白色污染”已成为全球关注的热点。 3.“白色污染”的治理措施 （1）实行塑料制品回收再生、循环利用。 （2）控制塑料薄膜袋的生产和使用。 （3）提倡自带环保购物袋。 （4）开发、利用可降解的塑料。 【学生活动】以使用塑料的利与弊为题进行辩论，参考论点： 利：①塑料的制造成本较低，且耐用、防水 ②塑料容易被制成不同的形状 ③大部分塑料的抗腐蚀能力较强，不与酸或碱发生反应 ④塑料一般不导热、不导电，是良好的绝缘体 弊： ①有些塑料容易燃烧，燃烧时产生有害气体 ②大部分塑料不会腐烂，也不能被细菌分解，容易造成“白色污染” ③回收利用废弃塑料时，分类十分困难，而且经济上不合算 ④塑料是由石油炼制的产品制成的，石油资源是有限的 教师引导学生通过讨论正确看待合成材料的两面性，呼吁大家珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质。 三、层出不穷的新材料 【教师讲解】人类社会至今大约300多万年的历史，人类社会的物质生活从非常低下的原始状态，发展到今天这样高度发展水平，这中间经历哪些时代？哪些典型物质或者材料可以作为人类物质文明发展过程的划分标准？ 【学生回答】材料是社会进步的重要标志，人类从石器时代到复合材料时代的发展都是以新材料的使用为标志的。 【教师补充】材料的分类 【学生活动】阅读教材第272~274页，举例说出几类新材料及其优良性能。 1.无机非金属材料 （1）陶瓷：我国古代的人们用黏土来烧制杯、碗和花瓶等陶瓷类生活用品和工艺品，随着陶瓷工艺及应用的不断发展，已制造出耐高温、耐腐蚀、高强度及可导电的各种新型陶瓷，用于加工成工业反应容器、机械零部件、人造骨骼与牙齿等。 （2）玻璃：普通玻璃是由石英砂、石灰石、纯碱按一定配比混合后在高温条件下熔炼成的。由特殊材料制成的玻璃具有高强度、传送通讯信号等性能，可用于制造防弹玻璃、透明防火材料、光导纤维等。 2.复合材料 （1）玻璃钢：世界上产量最大、应用最广的复合材料。这种复合材料坚硬、质轻、耐腐蚀，强度相当于钢材，常用于制造车厢、船体、飞机部件和头盔等。 （2）碳纤维：碳纤维复合材料坚韧、质轻、耐高温和耐腐蚀。用于制造飞机、火箭、卫星和文体用品。 （3）导电塑料：一般分为复合型和结构型两大类型。复合型导电塑料是用在普通塑料中填充碳或金属元素等方法来生产的，而结构型导电塑料是在合成塑料的过程中使有机物分子结合成特殊结构从而具有导电性。 3.纳米材料：当物质小到纳米尺度时，会出现一系列特异效应，使其光、热、电、磁和力学等性质发生显著变化。 【教师讲述】 （1）复合材料：将一种增强材料（如纤维）合理地复合包埋在另一种材料（如合成树脂）中，可使各材料的优点互补，缺点相消，从而制造出具有特殊优异性能的复合材料。 （2）复合材料的优点 复合材料集中了组成材料的优点，并避免了组成材料的缺点，具有综合性能更优异的特点。其既能充分利用资源，又能节约能源。 （3）复合材料的应用 由于复合材料一般具有强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过了单一材料，因此复合材料在航空航天、导弹以及民用等许多领域都有广泛用途，成为当今材料科学技术发展的热点。 （4）纳米材料是指纳米尺度的粉末、纤维、膜或块体等材料，这些材料具备其他一般材料所没有的优越性能。 （5）纳米材料的发展及应用 ①用纳米技术将原子一个一个地组装起来，制成各种纳米器件和机器。 ②纳米器件和机器在电子、医疗、机械和航空等领域都有广阔的应用前景。 例6　材料是时代进步的标志。下列关于材料的说法错误的是（　　） A.塑料属于有机合成高分子材料 B.玻璃属于硅酸盐材料 C.制造芯片的硅属于非金属材料 D.铝镁合金属于复合材料 解析：塑料是由小分子化合物聚合而成的，属于有机合成高分子材料，A正确； 玻璃、陶瓷、水泥等都属于硅酸盐材料，B正确；硅的名称中带有“石”字旁，属于非金属材料，C正确； 铝镁合金属于金属材料，D错误。 答案：D 课堂小结 1.有机合成材料主要有塑料、合成橡胶和合成纤维等，是相对分子质量较大的高分子化合物。有机合成材料在人们的生产、生活中有广泛的应用，但也要注意防治合成材料带来的白色污染。 2.新型陶瓷与玻璃、复合材料和纳米材料正在不断的开发和应用。 当堂达标 1.下列材料属于有机合成材料的是（　　） A.铝合金 B.聚乙烯塑料 C.天然橡胶 D.玻璃 答案：B 2.有的高分子材料具有热固性——受热不熔化，有的高分子材料具有热塑性——受热易熔化。制造下列物品不需要具有热固性材料的是（　　） A.食品、衣服等的外包装 B.家用电器的开关 C.电视机外壳 D.炒菜锅的手柄 答案：A 3.材料是生产、生活的物质基础，下列物品与材料类别对应关系错误的是（　　） A.钢筋混凝土——复合材料 B.涤纶衣服——有机合成材料 C.玻璃钢——金属材料 D.陶瓷假牙——无机非金属材料 答案：C 4.下列说法中不正确的是（　　） A.合成橡胶的弹性、耐磨性比天然橡胶优越 B.装食品的聚乙烯塑料袋可通过加热进行封口 C.塑料、纤维和橡胶都属于有机合成材料 D.棉、羊毛的吸湿性、透气性比尼龙、涤纶强 答案：C　 5.如下所示，为某品牌服装布料的标签。 （1）该面料主要是由三大合成材料之中的　　　　　　　　　　　组成；同时，我们由此可以判断，该服装面料具有　　　　　　 　　和　　　　　 　　　　　的优点（写两点）。 （2）为了防止衣服使用后的不恰当处理，我们可以通过标签上面的　　　 　 　　　　了解它的特性，从而避免不必要的损失。 （3）如何鉴别里料中是否含有羊毛？　　　　　　。 答案：（1）合成纤维　耐磨　耐腐蚀　（2）洗涤说明　（3）从里料中抽出部分布料，点燃，闻气味，闻到有烧毛发的气味，说明里料中含有羊毛 6.我国禁止生产、销售、使用超薄塑料购物袋，并实行塑料购物袋有偿使用制度。这样做的主要目的是　　　　。新规定实行后预计塑料袋的使用量将减少2/3，但是其危害并没有根本解决，为尽量减少其危害，请你提出两条合理的建议： 　　　　　　　　　　 　　　。 日常生活中使用的塑料袋有两种，一种是用聚乙烯［(CH2CH2)n］制成的，可用于盛装食品；另一种是用聚氯乙烯［(CH2CHCl)n］制成的。聚氯乙烯燃烧的化学方程式是： (CH2CHCl)n+O22nCO2+nH2O+nHCl （1）通过点燃的方法可以鉴别聚乙烯和聚氯乙烯。如果塑料点燃时有强烈的刺激性气味，这种塑料可能是由　　　　制成的。 （2）某同学设计了如图所示实验来验证塑料燃烧的产物。 若A瓶燃烧的是聚氯乙烯塑料，在B瓶中可以看到的现象是　　　　　　 　 　　　，C、D两瓶中发生反应的化学方程式分别为　　　　　　　　　　　、 　　　　　　　　　　　。若A瓶中用的是聚乙烯塑料，则在C瓶中　　　（填“能”或“不能”）观察到沉淀。 解析：超薄塑料购物袋是非生物降解材料，在自然状态下，能长期存在，不会分解，一旦被丢弃，会造成“白色污染”；为了减少其危害，可用布袋等来替代塑料袋或使用可降解的塑料袋。（1）聚氯乙烯燃烧时可产生有刺激性气味的气体。（2）产物中二氧化碳和氯化氢气体一旦溶于水会分别形成碳酸和盐酸，因此能使湿润的蓝色石蕊试纸变红色，生成的水蒸气会在瓶壁上冷凝成小水珠。聚乙烯燃烧不会产生氯化氢气体，故在C瓶中不会有白色沉淀生成。 答案：减少“白色污染”　用布袋等替代塑料袋、回收利用废旧塑料袋、使用可降解塑料袋等（任选两条）　（1）聚氯乙烯　
（2）蓝色石蕊试纸变红，瓶内壁有水雾（或瓶内有白雾）产生　HCl+AgNO3AgCl↓+HNO3　Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O　不能 板书设计 第九章　现代生活与化学 9.2　化学合成材料 一、常见的有机合成材料 1.塑料：成分 分类：热塑性塑料、热固性塑料 2.合成橡胶 3.合成纤维：天然纤维和合成纤维的鉴别方法 二、白色污染的危害与治理 1.形成原因及危害 2.治理措施 三、层出不穷的新材料 1.无机非金属材料：陶瓷、玻璃 2.复合材料：玻璃钢、碳纤维、导电塑料 3.纳米材料 教学反思

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