第12單元課題3 有機合成材料

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第十二單元 化學(xué)與生活 課題3 有機合成材料 從容說課 本課題包括有機化合物和有機合成材料兩部分內(nèi)容。 第一部分有機化合物中的“活動與探究”是在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上設(shè)計的，學(xué)生通過填寫分析一些具體物質(zhì)的化學(xué)式、組成元素和相對分子質(zhì)量，自己歸納出有機化合物和無機化合物的區(qū)別。同時，教材從有機化合物中原子之間的結(jié)合方式的不同說明了其數(shù)目異常龐大的原因。 第二部分從學(xué)生的生活經(jīng)驗出發(fā)，主要介紹了常見的塑料、合成纖維和合成橡膠的性能和用途，以及一些新型有機合成材料。目的是使學(xué)生充分認識化學(xué)與生活、生產(chǎn)的密切聯(lián)系，以及材料在人類社會的發(fā)展中所起到的巨大作用，提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)，這是本課題的重點。教材還從結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的密切關(guān)系的角度介紹了有機高分子化合物的結(jié)構(gòu)特點和主要性質(zhì)(熱塑性和熱固性)。此外，教材還介紹了治理“白色污染”的途徑和方法，以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注自然和社會的責(zé)任感。 本課題教案緊緊圍繞教材特點進行設(shè)計，同時注重了對學(xué)生視野的拓寬。教學(xué)目標 1．知識與技能 (1)了解有機化合物和有機高分子化合物的特點。 (2)知道塑料、合成纖維和合成橡膠的性能和用途。 2．過程與方法 (1)認識有機合成材料的發(fā)展對人類社會的進步所起的重要作用。 (2)能用變化與聯(lián)系的觀點分析化學(xué)現(xiàn)象和問題。 (3)能主動地與他人進行交流和討論，并能清楚地表達自己的觀點。 3．情感態(tài)度與價值觀 (1)了解學(xué)習(xí)化學(xué)的重要價值。 (2)培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注社會和人類生存環(huán)境的情感。 (3)增進學(xué)生對“事物是一分為二的”辯證唯物主義觀點的認識。 教學(xué)重點 通過有機合成材料的教學(xué)，提高學(xué)生的化學(xué)素養(yǎng)。 教學(xué)難點 提高學(xué)生化學(xué)素養(yǎng)。 教學(xué)方法 探究、啟發(fā)、實驗、閱讀、講解、討論等。 教具準備 投影儀和相關(guān)資料； 酒精燈、試管、試管夾、火柴； 聚乙烯塑料碎片、棉花、羊毛、木片、干草；的確良、尼龍、腈綸等合成纖維制品。 課時安排 1課時 教學(xué)過程 [引言]從人們的衣食住行，到探索太空世界，都離不開材料。材料的應(yīng)用和發(fā)展與人類社會文明的進步緊密相連。 在日常生活中，我們用得最多的是有機合成材料。如塑料、合成橡膠、合成纖維等。有機合成材料的誕生，結(jié)束了人類只能依靠天然材料的歷史。 [板書]課題3 有機合成材料 [過渡]到底什么是有機合成材料呢?要找到答案，首先必須知道什么是有機化合物。 [板書]一、有機化合物 [師]下面，我們就通過活動與探究來了解什么是有機化合物。 [活動與探究] [投影下表，請學(xué)生完成] 化合物 化學(xué)式 組成元素 相對分子質(zhì)量 甲烷 CH4 C、H 16 乙醇 C2H5OH C、H、O 46 葡萄糖 C6H12O6 C、H、O 180 淀粉 (C6H10O5)n C、H、O 萬到幾十萬 蛋白質(zhì) 　 C、O、N 幾萬到幾十萬 硫酸 H2SO4 H、S、O 98 氫氧化鈉 NaOH Na、O、H 40 氯化鈉 NaCl Na、Cl 58.5 [注：上表可請一學(xué)生直接填寫，也可由學(xué)生回答，教師填寫] [根據(jù)上表討論] 1．甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白質(zhì)的組成元素有什么共同點? 2．甲烷、乙醇和葡萄糖的相對分子質(zhì)量與淀粉和蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量相比有什么不同? [學(xué)生討論，并交流討論結(jié)果] 1．甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白質(zhì)中都有碳元素和氫元素。 2．甲烷、乙醇和葡萄糖的相對分子質(zhì)量有確定數(shù)值，而淀粉和蛋白質(zhì)的相對分子質(zhì)量無固定數(shù)值，且其數(shù)值從幾萬到幾十萬不等，比甲烷、乙醇和葡萄糖的相對分子質(zhì)量要大得多。 [設(shè)問]已知甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白質(zhì)都屬有機物，那么，你覺得應(yīng)該怎樣來命名有機物? [生]含有碳元素和氫元素的化合物就叫有機物。 [承接]已知CCl4、CS2也是有機物。那么，大家剛才的回答是否正確?你覺得應(yīng)該怎樣改進? [生]不正確。應(yīng)該說含碳的化合物叫有機物。 [評價]大家回答得很好! [講解]化合物主要有兩大類：無機化合物和有機化合物。人們把像葡萄糖這類含碳的化合物叫做有機化合物，簡稱有機物。 [板書]1．含碳的化合物叫有機化合物。 [解釋]組成中不含碳元素的化合物一般叫做無機化合物，如水、氫氧化鈉、食鹽等。需要注意的是，我們熟悉的一氧化碳、二氧化碳、碳酸鈣等少數(shù)含碳化合物，由于它們的組成和性質(zhì)跟無機化合物很相似，故人們將它歸到無機化合物中來研究。 [板書]CO、CO2、H2CO3、CaCO3屬于無機化合物。 [講解]有機物的數(shù)目異常龐大。為什么會是這樣呢?請大家看課本回答。 [學(xué)生看書后回答] 有機物除含有碳元素外，還可能含有氫、氧、氯、氮和磷等元素。在有機物中，碳原子不但可以和氫、氧、氮等原子直接結(jié)合，而且碳原子之間還可以互相連接起來，形成碳鏈或碳環(huán)。由于原子的排列方式不同，所表現(xiàn)出來的性質(zhì)也就不同。因此，有機物的數(shù)目異常龐大。 [注：教師此時可用一有機分子模型進行演示：如可用一碳原子數(shù)為六的可拆裝的烴的球棍模型分別安裝成直鏈、支鏈、環(huán)狀等結(jié)構(gòu)讓學(xué)生觀看，并指出若用氯原子換掉一個不同位置的H原子，便又是一種新的物質(zhì)。這樣，可使學(xué)生印象深刻] [講解]有些有機物的相對分子質(zhì)量比較小，如乙醇、葡萄糖等。通常稱它們?yōu)樾》肿?。有些有機物的相對分子質(zhì)量比較大。從幾萬到幾十萬，甚至高達幾百萬或更高，如淀粉、蛋白質(zhì)等。通常稱它們?yōu)橛袡C高分子化合物，簡稱有機高分子。 [板書]2．有機高分子化合物是相對分子質(zhì)量很大的有機物。 [過渡]用有機高分子化合物制成的材料就是有機高分子材料。如棉花、羊毛和天然橡膠等就屬于天然有機高分子材料。但由于天然有機高分子材料數(shù)量有限，遠不能滿足人口增長和社會發(fā)展對有機高分子材料的需求。隨著化學(xué)科學(xué)的發(fā)展，合成有機高分子材料應(yīng)運而生，簡稱合成材料。 [板書]二、有機合成材料 [講解]有機合成材料的出現(xiàn)是材料發(fā)展史上的一次重大突破。從此，人類擺脫了只能依靠天然材料的歷史，在改造大自然的進程中大大前進了一步。 合成材料品種很多，塑料、合成纖維、合成橡膠就是我們通常所說的三大合成材料。 [板書]三大合成材料：塑料、合成纖維和合成橡膠。 [講解]由于合成材料的原料豐富易得、制造加工簡單、性能干變?nèi)f化，(如用石油產(chǎn)品、煤、石灰石、水、空氣等為原料，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)就可制得多種多樣、性能各異的合成材料。)所以，合成材料一經(jīng)出現(xiàn)，便得到了廣泛的應(yīng)用。 [引導(dǎo)學(xué)生看圖12—13(塑料制品的應(yīng)用范圍)] [講解]由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被稱為聚合物。如聚乙烯分子就是由成千上萬個乙烯分子“手拉手”聚合而成的高分子化合物。 [引導(dǎo)學(xué)生看圖12—14(聚乙烯分子模型)] [轉(zhuǎn)折]我們剛才看到的聚乙烯高分子，是很長的鏈狀結(jié)構(gòu)，但并不是所有的合成材料高分子都是長鏈狀的，有的還可以結(jié)合成網(wǎng)狀。 [引導(dǎo)學(xué)生看圖12—15(高分子結(jié)構(gòu)示意圖)] [講解]高分子的結(jié)構(gòu)不一樣，其形成物質(zhì)的性質(zhì)就不一樣。如鏈狀結(jié)構(gòu)的聚乙烯塑料與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的酚醛塑料(俗稱電木)的性質(zhì)就不相同。 [學(xué)生做實驗12—1]加熱聚乙烯塑料碎片。 現(xiàn)象：加熱熔化、冷卻后變成固體，再加熱時又熔化。 [講解]我們剛才觀察到的塑料的這種性質(zhì)叫熱塑性。具有熱塑性的塑料可反復(fù)加工，多次使用，能制成薄膜、拉成絲或壓制成所需的各種形狀，用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和日常生活等。 若我們給酚醛塑料加熱，其只能燒焦而不能熔化，我們把這種性質(zhì)叫熱固性。 [板書]1．熱塑性塑料和熱固性塑料 [討論]裝食品用的聚乙烯塑料應(yīng)如何封口?電木插座破裂后能否熱修補? [討論結(jié)果]因聚乙烯塑料有熱塑性，故可用加熱的方法進行封口；因電木插座具有熱固性，故不能進行熱修補。 [介紹]塑料的品種很多，用途也各不相同。 [投影或發(fā)放資料] 幾種常見塑料的性能和用途 名稱 性能 用途 制品 聚丙烯 機械強度好，電絕緣性好，耐化學(xué)腐蝕，質(zhì)輕，無毒 耐油性差，低溫發(fā)脆，容易老化 可制薄膜、口常用品、管道、包裝材料等 聚苯乙烯 電絕緣性好，透光性好，耐水、耐化學(xué)腐蝕，無毒 室溫下硬、脆，溫度較高時變軟，耐溶劑性差 可制高頻絕緣材料，電視、雷達部件，醫(yī)療衛(wèi)生用具，還可制成泡沫塑料用于防震、防濕、隔音、包裝墊材等 聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃） 透光性好，質(zhì)輕，耐水，耐酸、堿，抗霉，易加工 耐磨性較差，能 溶于有機溶劑 可制飛機、汽車用玻璃，光學(xué)儀器，醫(yī)療器械等 酚醛塑料（俗稱電木） 絕緣性好，耐熱，抗水 可制電工器材、汽車部件、涂料、日常用品等，用玻璃纖維增強的酚醛塑料可用于宇航領(lǐng)域 聚四氟乙烯 耐低溫、高溫、耐化學(xué)腐蝕，耐溶劑性好，電絕緣性好，加工困難 可制電氣、航空、化學(xué)、醫(yī)藥、冷凍等工業(yè)的耐腐蝕、耐高溫，耐低溫的制品 [講解]聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料是我們使用最多的塑料。 [過渡]高分子材料中的纖維有天然纖維和合成纖維之分。 [展示]棉花、羊毛、木片、干草。 [講述]以上這些物質(zhì)都是天然纖維，它們可以制成棉布、純毛線、紙張等。它們透氣性好，吸水性也好，但它們易縮水，易被蟲蛀。 [展示]的確良、尼龍、腈綸等合成纖維制品。 [講解]以上物品屬合成纖維制品，它們最明顯的優(yōu)點是：強度高、彈性好、耐磨、耐化學(xué)腐蝕、不發(fā)霉、不怕蟲蛀、不縮水。缺點是：吸水性、透氣性差。 [設(shè)問]我們穿的衣服通常是由纖維織成的。我們怎樣才能穿上既舒適又挺脫的衣服呢? [生]可用天然纖維和合成纖維進行混合紡織。 [師]很正確。這也是商店里的時髦衣物多為混紡織品的緣故。 [板書]2．天然纖維和合成纖維混合紡織的紡織品。 [請學(xué)生閱讀P102資料：認識服裝的標簽] [補充]合成纖維除了供人類穿著外，在生產(chǎn)和國防上也有很多用途。例如，尼龍可以制降落傘繩、輪胎簾子線、纜繩和漁網(wǎng)等。 隨著新興科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近年來還出現(xiàn)了許多具有某些特殊性能的特種合成纖維，如芳綸纖維、碳纖維、耐輻射纖維、光導(dǎo)纖維和防火纖維等。 [過渡]橡膠也是人們生活和工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的材料。最初人們從橡膠樹、橡膠草等植物中獲得天然橡膠。隨著工業(yè)的發(fā)展對橡膠需求的不斷增長，人們在了解了天然橡膠分子的組成和結(jié)構(gòu)后。進行仿照，并用化學(xué)方法人工合成了橡膠，即合成橡膠。 [板書]3．合成橡膠 [設(shè)問]合成橡膠的出現(xiàn)是人類向自然學(xué)習(xí)取得的成果。與天然橡膠相比，合成橡膠有哪些優(yōu)點呢? [學(xué)生看書后問答]具有高彈性、絕緣性、耐油和耐高溫等性能。 [承接]正因為如此，合成橡膠廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、國防、交通及日常生活中。 [引導(dǎo)學(xué)生看課本圖12—2(合成橡膠的用途)] [轉(zhuǎn)折]合成材料的應(yīng)用與發(fā)展，大大方便了人類的生活。但是，合成材料廢棄物的急劇增加也帶來了環(huán)境問題，廢棄塑料帶來的“白色污染”尤為嚴重。這是因為大部分塑料在自然環(huán)境中很難降解，長期堆積會破壞土壤，污染地下水，危害海洋生物的生存；而且如果焚燒含氯塑料會產(chǎn)生有毒的氯化氫氣體，從而對空氣造成污染。 [引導(dǎo)學(xué)生看課本圖12—22(塑料垃圾對大自然的污染)] [板書]三、白色污染 [投影資料]1．白色污染 大量的廢舊農(nóng)用薄膜、包裝用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具(以下統(tǒng)稱為塑料包裝物)在使用后被拋棄在環(huán)境中，給景觀和生態(tài)環(huán)境帶來很大破壞。由于廢舊塑料包裝物大多呈白色，因此造成的環(huán)境污染被稱為“白色污染”。 2．“白色污染”的現(xiàn)狀及其危害 塑料的使用僅有近百年歷史。我國是世界上十大塑料制品生產(chǎn)和消費國之一。1995年，我國塑料消費總量約1100萬噸，其中包裝用塑料達211萬噸。“白色污染”問題在我國已相當(dāng)嚴重。 塑料是高分子聚合物，不易降解，一般需數(shù)百年才能有效分解，因此造成污染公害?！鞍咨廴尽钡闹饕：υ谟凇耙曈X污染”和“潛在危害”?！耙曈X污染”——遺棄的塑料制品，隨處可見，是造成環(huán)境臟、亂、差的一個重要原因，由此造成“視覺污染”?！皾撛谖：Α薄：θ梭w健康、影響農(nóng)作物生長、危及動物安全。散落在江河湖及田野的廢塑料碎片被動物及水生物誤食，會導(dǎo)致生病、死亡。 混入生活垃圾中的廢舊塑料物品很難處理：填埋處理將會長期占用土地，混有塑料的生活 垃圾不適用于堆肥處理，分揀出來的廢塑料也因無法保證質(zhì)量而很難回收利用。 [過渡]由此可見，“白色污染”問題是人類亟待解決的一個問題。那么，我們應(yīng)該從哪些方面著手來解決“白色污染”呢? [板書]四、防止白色污染的措施 [請學(xué)生看書回答] 方法有：1．減少使用不必要的塑料制品，如用布袋代替塑料袋等； 2．重復(fù)使用某些塑料制品如塑料袋、塑料盒等； 3．使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解塑料和光降解塑料等： 4．回收各種廢棄塑料。 [講解]減少使用、加強回收、使用可降解塑料是目前治理“白色污染”的主要措施。 回收廢棄塑料是非常重復(fù)的，因為塑料回收不僅可以減少廢棄塑料的數(shù)量，而且節(jié)約資源。但塑料分類是回收和再利用的一大障礙，因為不同種類的塑料，其再利用的途徑是不同的。 [設(shè)問]我們應(yīng)該怎樣解決這個困難呢? [引導(dǎo)學(xué)生看課本有關(guān)內(nèi)容及圖12—24和表12—4] [講解]從改進塑料的配方和生產(chǎn)工藝入手，研制新型的可降解塑料，是治理“白色污染”的最有前景的措施。 [引導(dǎo)學(xué)生看課本圖12—23(可降解塑料的降解過程)] [投影資料] 可降解塑料 可降解塑料是指在較短的時間內(nèi)、在自然界的條件下能夠自行降解的塑料。 可降解塑料一般分為四大類：(1)光降解塑料——在塑料中摻入光敏劑，在日照下使塑料逐漸分解掉。它屬于較早的一代降解塑料，其缺點是降解時間因日照和氣候變化難以預(yù)測，因而無法控制降解時間；(2)生物降解塑料——指在自然界微生物(如細菌、霉菌和藻類)的作用下，可完全分解為低分子化合物的塑料。其特點是貯存運輸方便，只要保持干燥，不需避光，應(yīng)用范圍廣，不但可以用于農(nóng)用地膜、包裝袋，而且廣泛用于醫(yī)藥領(lǐng)域；(3)光一生物降解塑料——光降解和微生物降解相結(jié)合的一類塑料，它同時具有光和微生物降解塑料的特點；(4)水降解塑料——在塑料中添加吸水性物質(zhì)，用完后棄于水中即能溶解掉，主要用于醫(yī)藥衛(wèi)生用具方面(如醫(yī)用手套等)，便于銷毀和消毒處理。在四種降解塑料中，生物降解塑料隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展越來越受到重視，成為研究開發(fā)的新一代熱點。 [過渡]近年來，為了解決使用合成材料帶來的環(huán)境問題，新型有機合成材料逐漸向?qū)Νh(huán)境友好的方向發(fā)展。此外，為滿足計算機，生物工程、海洋工程和航空航天工業(yè)等尖端技術(shù)發(fā)展的需要，人們還研制出了許多新型有機合成材料。 [板書]五、新型有機合成材料。 資料 1．高分子分離膜 高分子分離膜是用具有特殊分離功能的高分子材料制成的薄膜。它的特點是能夠有選擇地讓某些物質(zhì)通過，而把另外一些物質(zhì)分離掉。這類分離膜廣泛應(yīng)用于生活污水、工業(yè)廢水等廢液處理以及回收廢液中的有用成分，特別是在海水和苦咸水的淡化方面已經(jīng)實現(xiàn)了工業(yè)化。在食品工業(yè)中，分離膜可用于濃縮天然果汁、乳制品加工、釀酒等，分離時不需要加熱，并可保持食品原有的風(fēng)味。未來的高分子膜不僅可以用在物質(zhì)的分離上，而且還能用在各種能量的轉(zhuǎn)換上，如傳感膜能夠把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，熱電膜能夠把熱能轉(zhuǎn)換成電能等。這種新的高分子膜為緩解能源和資源的不足，解決環(huán)境污染問題帶來希望。 2．醫(yī)用高分子概況 生物醫(yī)學(xué)高分子簡稱醫(yī)用高分子，是一類令人矚目的功能高分于材料。它已滲入到醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)的各個部門并應(yīng)用于臨床的診斷與治療。特別是直接與體液接觸的或可植入體內(nèi)的所謂“生物材料”，它們必須無毒，有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，有足夠的機械強度，而且易于加工、消毒。 醫(yī)用高分子材料制品種類繁多。從天靈蓋到腳趾骨，從內(nèi)臟到皮膚，從血液到五官都已有人工的高分子代用品。與此同時，高分子藥物及固定化酶、人工細胞、標記細胞、免疫吸附劑等也在迅速發(fā)展。目前全世界每年生產(chǎn)的醫(yī)用高分子材料包括醫(yī)療用品在內(nèi)多達800萬噸，價值30億美元。 3．導(dǎo)電塑料 20世紀70年代的一天，日本的一位科學(xué)家在實驗室里，用常規(guī)方法獲得一種具有金屬光澤的銀灰色薄膜。按經(jīng)驗，用同樣方法得到的應(yīng)當(dāng)是聚乙炔黑色粉末。他覺得奇怪，于是就回過頭來檢查他的實驗過程有沒有差錯，結(jié)果發(fā)現(xiàn)添加的催化劑比規(guī)定數(shù)量多出了1000多倍。測試結(jié)果顯示這種產(chǎn)物確實是聚乙炔塑料，但它能夠?qū)щ?。就這樣，導(dǎo)電塑料在這次意外的操作中誕生了。 隨后，科學(xué)家們對導(dǎo)電塑料進行了深入研究，制造出可以應(yīng)用的導(dǎo)電塑料。2000年，Alan J.Hecger(艾倫J黑格，莢國物理學(xué)家)、Alan G．Macdiamid(艾倫G馬克迪亞米德，美國化學(xué)家)和白川因樹(日本化學(xué)家)因發(fā)現(xiàn)了導(dǎo)電塑料而獲得了諾貝爾化學(xué)獎。 目前，美國已經(jīng)用導(dǎo)電塑料代替半導(dǎo)體材料制造出太陽能電池，還試驗用導(dǎo)電塑料作蓄電池的電極材料。如果把導(dǎo)電塑料作為電極材料應(yīng)用到汽車蓄電瓶里，可以把蓄電瓶的重量由15kg降至2kg，并且能夠反復(fù)充電1000次以上，大大延長蓄電瓶的使用壽命。瑞士還用導(dǎo)電塑料制成印刷電路板，并已經(jīng)應(yīng)用到中小型計算機中，使用效果良好，成本只有鋼印刷電路板的40％。英國和加拿大則把導(dǎo)電塑料用到電子玩具、電子游戲機、電視機和其他普通電器上，都明顯地降低了產(chǎn)品成本。最近，日本一家公司用導(dǎo)電塑料制成了晶體管，取得了突破性進展。 導(dǎo)電塑料兼具塑料和金屬的優(yōu)點，密度比金屬小得多，不需要冶煉，也不需要在高溫條件下加工，而制取導(dǎo)電塑料的資源也十分豐富，造價低廉。因此，導(dǎo)電塑抖的出現(xiàn)將會給21世紀的材料科學(xué)帶來新的生機。 4．復(fù)合材料 復(fù)合材料是將兩種或兩種以上的材料復(fù)合成一體形成的材料。復(fù)合材料集中了組成材料的優(yōu)點，并避免了組成材料的弱點，其既能充分利用資源，又能節(jié)約能源。 因此世界各國都把復(fù)合材料作為大有發(fā)展前途的一類新型材料來研究。 由于復(fù)合材料一般具有強度高、質(zhì)量小、耐高溫、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在綜合性能上超過了單一材料，因此宇航工業(yè)就成了復(fù)合材料的重要應(yīng)用領(lǐng)域。我們知道，質(zhì)量對于飛機、導(dǎo)彈、火箭、人造衛(wèi)星、宇宙飛船來說是一個非常重要的因素。有的導(dǎo)彈的質(zhì)量每減少1 kg，它的射程就可以增加幾千米。而且這些航天飛行器還要經(jīng)受超高溫、超高強度和溫度劇烈變化等特殊條件的考驗，所以，復(fù)合材料就成為理想的宇航材料，它的發(fā)展趨勢從小部件擴大到大部件，從簡單部件擴大到復(fù)雜部件，成為宇宙航空業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在。另外，復(fù)合材料在汽車工業(yè)、機械工業(yè)、體育用品甚至人類健康方面的應(yīng)用前景也十分廣闊。 [小結(jié)]通過本課題的學(xué)習(xí)，我們知道了什么叫有機物和有機合成材料。并知道有機合成材料不管是現(xiàn)在，還是在將來對我們都很重要。 [布置作業(yè)] 1．收集一些服裝的標簽，查看服裝面料的纖維種類。 2．了解不同纖維制成的服裝在洗滌熨燙時的注意事項。 3．為“使用塑料的利與弊”辯論賽準備資料。 4．家庭小實驗。 板書設(shè)計 課題3 有機合成材料 一、有機化合物 1．含碳的化合物叫有機化合物。 2．有機高分子化合物是相對分子質(zhì)量很大的有機物。 二、有機合成材料 三大合成材料：塑料、合成纖維和合成橡膠。 1．熱塑性塑料和熱固性塑料。 2．天然纖維和合成纖維混合紡織的混紡織品。 3．合成橡膠。 三、白色污染 四、防止白色污染的措施 五、新型有機合成材料 備課資料 1．新材料衣服 “鯊魚皮”泳衣 各種各樣的新材料已經(jīng)越來越多地走進人們的日常生活。在2000年悉尼奧運會上，“鯊魚皮”泳衣、“金色”跑鞋和“超級自行車”等新材料制成的運動器材幫助運動員取得了優(yōu)異的成績。其中澳大利亞游泳明星索普穿的鯊魚皮泳衣尤為引入注目，那么這種泳衣的秘密何在呢? 英國和日本聯(lián)合開發(fā)小組的科研人員發(fā)現(xiàn)，鯊魚能在水中迅速游動的秘密就在于鯊魚皮膚上的齒狀突起。這些齒狀突起相當(dāng)于小型的水囊，鯊魚在游動時，水囊能夠有序地引導(dǎo)周圍的水向同一方向流動，令鯊魚更為舒暢、省力地在水中游弋。根據(jù)鯊魚皮膚的特性，科學(xué)家們以硅酮樹脂薄膜等新型高科技產(chǎn)品為材料制成連體泳衣。這種連體泳衣具有極強的彈性和伸展力，能更好地束緊人體外形，壓縮肌肉，減少人體肌肉在水中的顫動，而這種顫動正是泳手們在比賽中力量損耗的主要原因，也是疲勞的主要誘因。 經(jīng)過不斷試驗和改良，專家們最終將泳裝定型為從手腕至腳踝全部包起來的形式。 一些參與試驗的選手在試穿新式泳衣后，都認為游泳時好像感覺不到水的存在，做起動作來很輕松，而且可以防止肌肉顫動，不容易感到疲勞。 據(jù)驗證，穿著“鯊魚皮”在比賽中可比穿著普通泳衣減少7．5％的水阻力，可將一般選手的平均成績提高3％左右。 在2000年的泛太平洋游泳錦標賽中，共誕生了12項世界紀錄，破紀錄幅度超過歷屆泛太平洋錦標賽和1994年羅馬世錦賽，其中破紀錄者半數(shù)以上身著“鯊魚皮”。在悉尼奧運會的澳大利亞游泳選拔賽上，新式泳衣出盡了風(fēng)頭。名將索普身著這種長及手腕、腳踝的新型泳衣，一舉打破了男子400米自由泳世界紀錄接著他又連續(xù)兩次打破世界紀錄?？v觀比賽，進入決賽的選手大部分都穿著式樣有別的新式“鯊魚皮”泳衣?？磥硇虏牧线€真的挺管用。 防彈衣 我們再來看看20世紀70年代，美國杜邦公司研制成功的一種凱夫拉纖維。它具有堅韌耐磨、剛?cè)嵯酀?、刀槍不入的本領(lǐng)。投放市場以后，很快受到各國軍事部門的青睞。用它來制造胸甲、避彈衣、鋼盔、剛性裝甲等，被譽為“防彈新秀“裝甲衛(wèi)士”。 凱夫拉纖維的優(yōu)點很多，抗拉強度高，比重小，在-70℃～180℃的溫度之間，性能無重大改變；不燃燒，不熔化，在溫度高達500℃時才開始碳化；不導(dǎo)電；抗腐蝕力強。但它也有缺點，容易受紫外線輻射的影響，被水浸透后會嚴重損害防彈的性能。 柔軟、堅韌的凱夫拉，是制作避彈衣的好材料。目前，國際上應(yīng)用得最廣的防彈布是964型防彈布。它用凱夫拉纖維織成，每一根線由666根纖維絲合成。同錦綸、聚酯和玻璃纖維比較，如果重量相同，凱夫拉的防彈能力是它們的兩三倍，鋼的5倍，而且經(jīng)久耐用，不易老化。 用凱夫拉纖維編織成的胸甲，比其他種類的胸甲，結(jié)構(gòu)更縝密、緊湊、層數(shù)多，防護力更強。 在戰(zhàn)場上，土兵們遭到傷亡威脅最大的是彈片，約占傷亡率的75％，而子彈造成的傷亡只占25％。用凱夫拉替代尼龍和玻璃纖維來制造避彈衣，可以使避彈衣的重量減輕1／2，而且更加柔軟。在單位面積相同的情況下，它的防護力至少可增加1倍。在防彈衣里面的肝、脾、脊骨等位置，襯一層特種陶瓷板，可做成“襯里避彈衣”。陶瓷板能使彈丸偏離或粉碎，加上凱夫拉能吸收彈丸60％的能量，所以這種防彈衣能起較好的防護作用。 凱夫拉纖維重量輕，防護力強，又是制造鋼盔的好材料。用它來制造警察、裝甲車乘員、飛行員戴的鋼盔，能承受400米／秒的彈丸的打擊，還能防震和抵御榴霰彈的彈片。用凱夫拉做襯墊的鋼盔，更貼近頭部，讓使用者更加舒適。據(jù)報道，美國地面部隊單兵裝甲系統(tǒng)的避彈衣和鋼盔能保護人體大部分的關(guān)鍵部位，使傷亡人數(shù)減少1/3。 坦克、裝甲車既要堅固，又要輕快。凱夫拉層壓薄板經(jīng)得起反復(fù)的撞擊，具有比玻璃鋼更優(yōu)越的性能，是鋼、鋁、玻璃鋼裝甲的理想代用品。 凱夫拉層壓薄板摻進了聚酯、乙烯樹脂、酚醛樹脂，可用來制造結(jié)構(gòu)裝甲和添加裝甲。它還能代替鋁或玻璃鋼來制造導(dǎo)彈發(fā)射具、魚雷發(fā)射管和軍艦上的雷達天線罩等。 凱夫拉纖維是軍事領(lǐng)域里綻開的一朵奇葩，它不僅在戰(zhàn)場上能拯救成千上萬士兵的生命，而且為現(xiàn)代大型武器輕型化提供了可能性。 在軍艦上，用凱夫拉制造炮塔可大大減輕炮身重量，使炮身容易旋轉(zhuǎn)，避免共振。把它應(yīng)用在輕型裝甲車或重型坦克上，可以保護發(fā)動機，增加乘員的生存機會。在機動掩蔽部里，它用作裝甲襯里，可以提高對彈片和爆炸氣浪的防護力和抗高溫能力。 宇宙服 “阿波羅”飛船中宇航員穿的，是用既耐火又能高效反射熱能的紡織材料做成的。這種宇宙服要用8層“布料”來縫制，卻只有5．7千克重，其中一層是用超細玻璃紗織成的，然后再在衣料外面涂一層泰弗隆——四氟乙烯涂料；一層是聚苯并咪唑——芳綸耐火纖維材料，還有一層保暖而透氣的內(nèi)襯夾層，它既可保持襯里的干燥，又可隔離外部的熱——這種隔層材料，每平方毫米上竟有1400多萬個微孔，可以排出人體的水蒸氣和熱量。 防火衣 宇宙服這種尖端技術(shù)，已移植到民用品生產(chǎn)上。例如，用這種材料已制成防火衣，供消防人員、勞動保護人員穿著。人們穿上這種衣服，在熊熊烈火中，不會受到絲毫損傷。每年，許多國家都要舉行汽車大賽。汽車飛快奔馳，常常因碰撞損壞起火?，F(xiàn)在，賽車運動員和攔車柵的服務(wù)人員穿上杜瑞特運動服——一種氟化化學(xué)纖維制作的運動服，可以減少被火燒傷的危險。 近來研制出一種不怕火燒的衣服。它是特制的腈綸，是由丙烯腈、偏氯乙烯的共聚物和其他變性劑制成的。 另一種耐火服，它是用聚氯乙烯和羊毛纖維混紡，在聚硅氧烷纖維上織成，能耐1100℃的高溫。 防水服 在海水下作業(yè)時，潛水員會遇到壓力大和溫度低的困難，離海面越深，壓力越大。長期在水下實驗室、水中觀測站工作，或者進行潛水操作的人，要穿一種能保持一定溫濕度、能防潮拒水的工作服。這是以一種可凋節(jié)溫濕的纖維織物、在底布上涂上幾層既透氣又防水的聚四氟乙烯薄膜制成的新穎工作服。這種衣服的衣料雖然只有30微米厚，卻能起到10毫米厚的一般保溫材料的作用。潛水員在潛水衣里面套上這種工作服，不但可以延長工作時間，而且能潛入更深的海區(qū)。 防寒服 美國有家纖維公司用一種新型的絕熱材料制成的防寒衣服，又輕、又薄、又柔軟，又暖和。這種衣服的布料是用聚丙烯和聚酯兩種纖維混合紡織成的。纖維很細，100根合在一起，也只有一根頭發(fā)絲粗。衣服很薄，但保溫絕熱性能卻很好，連羽絨衣服也會遜色呢! 瑞士布羅斯城一家服裝商店設(shè)計制造的一種“氣候服裝”就更好啦!這種衣服一共分4層，從貼身的一層往外數(shù)：第一層用纖細的合成纖維組成，富有彈性，通氣透汗，不易潮濕，穿著舒服；第二層是用棉布料制作的，上面有密密的網(wǎng)格，散熱快，使里面的溫度不高；第三層用絕熱材料制作，能夠保溫絕熱；第四層，是用來擋冬天的寒風(fēng)的。 這種衣服特別適宜于冬天露天作業(yè)的工人和滑冰、滑雪運動員穿著。當(dāng)人們活動的時候，身體冒出汗氣，很快通透，散熱快，使里面溫度不會升得很高。如果活動停下來，由于這種衣服能保溫，人也不會感到冷。 我國用一種最新型的衣料——PU泡沫布縫制成的男女服裝，前些年在香港展出時受到歡迎。這種衣服保暖性能好，比羊毛和棉花保暖性高4倍，而重量只有羊毛的1／2。PU泡沫布是一種新型的泡沫復(fù)合衣料，一般用輕質(zhì)聚氨酯泡沫和滌棉細紡布、錦綸或針織滌綸布等粘結(jié)復(fù)合而成。它可以做秋、冬外套衣料，還可以用來制作防寒手套、保健旅游鞋等。用它做的風(fēng)衣只有幾兩重，并且衣料富有彈性，手感柔軟。 2．用“不粘鍋”煎烤食物時為什么不粘鍋? 如果有人問你，世界上什么東西最光滑?也許你會回答說：玻璃。是的，在日常所見的各種材料中，玻璃的確是相當(dāng)光滑的了。可是如果將玻璃的表面放大幾千倍，那么你就會發(fā)現(xiàn)：玻璃的表面實際上也還是毛糙的。后來發(fā)現(xiàn)，某些硅樹脂形成的薄膜，它的光滑程度遠勝過玻璃，在玻璃上涂上一層硅樹脂，就可以使玻璃的表面變得更光滑。 不過還有比硅樹脂更光滑的材料，那就是大名鼎鼎的聚四氟乙烯塑料。這種塑料被譽為“世界上最光滑的材料”。它究竟光滑到什么程度呢?將一塊用聚四氟乙烯塑料制成的織物，如果將它放在桌上，只要有一小角懸出，那么整塊織物就會慢慢的滑到地上?？椢锏男〗菓页鏊a(chǎn)生的重力原是微不足道的，可是它已經(jīng)能夠戰(zhàn)勝織物和桌面之間的摩擦力，使織物“溜”到地上了。 這種光滑非凡的塑料，有許多巧妙的用途。比如它可以做成不需要加潤滑油的軸承。又如面粉，化肥、砂糖等通過管道裝入袋中時，如果在管道的內(nèi)部貼上一層用這種塑料制成的織物，那么這些粉狀或粒狀的物質(zhì)就會流動得更快。滑雪愛好者也看上了這種塑料，他們在滑雪板上貼上一層這種塑料，滑雪時就會變得更輕松，速度也大大提高了。 市場上出現(xiàn)的一種所謂“不粘鍋”，其實就是在鋁鍋的內(nèi)部，敷上一層四氟乙烯塑料。這種鍋的最大優(yōu)點是：用它煎烤食物時，你決不會擔(dān)心食物會在鍋上，用完之后，只要用水一沖洗，它就光潔如新了。 也許有人會擔(dān)心，這種塑料能經(jīng)受得起煎烤食物的高溫嗎?它會不會和食物中的某些成分發(fā)生化學(xué)變化?這種擔(dān)心是多余的。原來聚四氟乙烯塑料除光滑外，穩(wěn)定和耐熱也是十分著名的，不要說食物，就是許多活潑非凡的化學(xué)試劑，它都“不加理睬”。普通塑料在120℃左右就會軟化，可是聚四氟乙烯塑料卻能耐200℃以上的溫度，它還耐-260℃低溫，因此用它做鍋的內(nèi)墊是完全可以勝任的。 由于聚四氟乙烯既耐較高溫度，又耐低溫，既耐化學(xué)腐蝕，又光滑有一定機械強度，性能優(yōu)良，被稱為“塑料之王”。因此在化學(xué)工業(yè)，半導(dǎo)體工業(yè)、超低溫研究，火箭技術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。 3．白色垃圾百年難題 隨著快餐盒、塑料袋、農(nóng)用地膜的廣泛應(yīng)用，“白色污染”已經(jīng)成災(zāi)!馬路旁、草叢間、街頭巷尾比比皆是，一道道“白色風(fēng)景線”已成為環(huán)境污染的一大景觀。各大中城市都普遍形成了嚴重的白色污染。 塑料制品造成的“白色污染”是隨著市場經(jīng)濟發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的環(huán)境“公害”。在南非，“白色污染”非常嚴重，大風(fēng)吹過，樹木上經(jīng)常掛滿了塑料袋，居民還以為是下雪了。 在中國，據(jù)有關(guān)部門對一些城市的抽樣調(diào)查，在家生火做飯的居民，每戶每天均要扔掉二至五個糖果、食品垃圾袋，而光是每年扔棄在鐵路沿線的塑料快餐盒就達8億多只，加上城市快餐業(yè)的發(fā)展，每年廢棄量達100億只之多，其中只80％以上未經(jīng)回收，被大量地散落在環(huán)境中，重量在8萬噸以上。在垃圾中廢棄塑料所占比例；1990年僅4％，1994年已達10％，1995年猛增到14％，農(nóng)業(yè)地膜的使用也是有增無減，可見，造成“白色污染”的這種污染源，是絕對不能低估的。 我國泡沫餐具的生產(chǎn)和使用量極大，食品包裝、購物買菜的塑料袋使用數(shù)量也是驚人的。據(jù)粗略估計，20世紀我國的白色垃圾大約有800多萬噸。塑料制品是所有生活廢棄物中最難處理的部分之一，也一直是一個世界性的難題。大家知道，作為一種石油化工原料生產(chǎn)的塑料包裝物，它包含有聚氯乙烯、聚丙乙烯等主要成分，相對分子質(zhì)量達2萬以上，只有相對分質(zhì)量降低到2000以下，才能被自然環(huán)境中的微生物所利用，變成水和其他有機質(zhì)。而這一過程需要200年。有專家曾做過實驗，塑料埋在土里，在50年內(nèi)不易腐爛，它對土質(zhì)和農(nóng)作物的生長帶來危害。如果聚集起來用火燒，它即刻濃煙滾滾，釋放出大量的二氧化碳、二氧化硫以及其他有毒氣體，散布在空氣中。造成空氣嚴重污染。據(jù)介紹，一支煙產(chǎn)生的煙霧需要20立方米的稀釋空氣量，而100克塑料燃燒產(chǎn)生的煙霧是一支煙的100倍，那么所需要的稀釋空氣量為2000立方米。由于我國對廢塑料包裝物的回收利用不盡如人意，所以環(huán)衛(wèi)工人只好整年將它和垃圾埋在土里、或是用火燒掉。這種不科學(xué)的處理方法，將給人類的生態(tài)環(huán)境帶來潛伏的隱患。如果將其填埋，將會影響農(nóng)作物吸收養(yǎng)分和水分，導(dǎo)致減產(chǎn)；對其焚燒會釋放出多種有毒化學(xué)氣體，其中有一種叫二惡英的化合物，毒性極大，即使在攝入很小量的情況下，也能使鳥類和魚類出現(xiàn)畸形和死亡，對生態(tài)環(huán)境造成破壞，同時對人也有很大危害。大量散落的塑料還容易造成動物誤食致死，北京南苑的麇鹿因誤食附近垃圾場飛入的塑料袋而死于非命。塑料易成團成捆，它甚至能堵塞水流，造成水利設(shè)施、城市設(shè)施故障，釀成災(zāi)害。 很多年來，盡管不少城市嚴令禁止使用一次性難降解塑料包裝物，“白色污染”仍不能得到有效控制，無法計量的塑料袋碎片在風(fēng)中飄舞，像一面面破旗在向人類抗爭!有人認為要消除“白色污染”必須在禁止一次性難降解塑料包裝品的同時大力發(fā)展其替代產(chǎn)品，即以紙代塑和生產(chǎn)可降解塑料制品。臺灣開發(fā)出利用石油的副產(chǎn)品聚丙烯生產(chǎn)的一種環(huán)保合成紙，就是一個很有益的嘗試。遺憾的是，大多數(shù)紙制品和可降解塑料制品都不盡如人意，無論在品質(zhì)上還是在價格上都不能與塑料制品競爭。在市場經(jīng)濟條件下，行政命令未必比市場杠桿更奏效。 更何況，替代產(chǎn)品并沒有解決環(huán)保意義上的根本問題。比如，以紙代塑，我國森林資源并不豐富，而造紙需消耗大量木材，大量用紙會造成資源短缺，同時造紙過程中也會帶來水污染問題。 標本兼治是解決問題的最好辦法、專家認為，一方面應(yīng)及時有效地處理既生垃圾，另一方面用能降解、易降解的制品代替塑料。1998年11月，一種以秸稈做成的一次性餐具首次擺上了北京百盛購物中心的快餐桌。這種餐具不但安全衛(wèi)生，而且一次性使用后人土即為肥料，入水可成為魚飼料。棄置路邊，幾天后就隨風(fēng)而去了。在1998年12月13日的“綠色一次性餐具交流會”上，100多家企業(yè)展示了他們用稻殼、紙漿、淀粉等為原料制作的餐具。一種生物全降解一次性快餐盒經(jīng)北京一輕研究所30多名研究人員近三年的研究，已通過檢測。測試證實，該餐盒使用后暴露在大自然中，40天內(nèi)全部變?yōu)樗投趸?。這種餐盒以淀粉(玉米、木薯淀粉)為原料，加入一年生植物纖維粉和生物防水膠噴注到模具內(nèi)加熱發(fā)泡成型。各種新生的替代產(chǎn)品正處在起步階段，但尚未達到大規(guī)模生產(chǎn)推廣的水平。 另外，民眾的環(huán)境保護意識仍然比較落后，這其實是阻礙白色污染治理的一個重要因素。治理白色垃圾的第一步就是垃圾分裝，這只有在大多數(shù)人的自覺環(huán)保意識建立起來之后才有望進行。所以，治理白色污染的最重要一點是提高每個人的環(huán)保意識。因為白色垃圾需要百年以上的時間才可以在自然界自然降解，所以解決它的污染問題真的可以稱做百年難題。 其他國家也在采取各種措施解決這個難題。比如愛爾蘭政府開始征收塑料袋稅，每個塑料袋9便士，這個方法極為有效，愛爾蘭的塑料袋使用量降低了90％。連鎖超市Co—op是英國第一家提供100％可降解材料的公司，它所提供的2／3的Co—op袋由可降解的材料制成。預(yù)計到2004年，所有的Co—op購物袋將告別“塑料時代”。目前，其他國家也在仿效該方案，為“最糟糕的發(fā)明”做補救工作。我們衷心希望消除白色污染不是一個百年難題。 　 年級 　初三 學(xué)科 化學(xué) 版本 期數(shù) 內(nèi)容標題 有機合成材料 分類索引號 　　G.623.2 分類索引描述 　教學(xué)法 主題詞 有機合成材料 欄目名稱 　教案精選 供稿老師 審稿老師 錄入 一校 二校 審核 14