化学人教版选修5教案：5-1 合成高分子化合物的基本方法.doc

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第一节合成高分子化合物的基本方法教学设计 ●课标要求 1．能举例说明合成高分子的组成与结构特点，能依据合成高分子的结构分析其链节和单体。 2．能说明加聚反应和缩聚反应的特点。 ●课标解读 1.能根据合成高分子的结构简式写出相应的链节和单体。 2．能利用加聚反应或缩聚反应合成高分子，并会书写相应的化学方程式。 ●教学地位 人类生活中离不开合成高分子化合物，新型高分子化合物的研发更是人类社会发展的方向。高分子化合物的合成是高考命题的热点，尤其是利用易得、廉价的简单有机分子，通过系列转化，再利用聚合反应获得合成高分子化合物，在高考中久考不衰。 ●新课导入建议 到海底世界参观过的同学，无不惊讶于海底世界的奇妙。人们是透过玻璃看到海底世界的，能够承受如此巨大压力的玻璃却只有几厘米的厚度。这不是硅酸盐玻璃，而是塑料制品——有机玻璃，其主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯，它是一种有机高分子化合物。你知道合成有机高分子化合物的反应类型有哪些吗？ ●教学流程设计 课前预习安排：看教材P100－102，填写【课前自主导学】，并完成【思考交流】。⇒步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。⇒步骤2：对【思考交流】进行提问，反馈预习效果。⇒步骤3：师生互动完成【探究1】，可利用【问题导思】中的设问作为主线。 步骤7：通过【例2】的讲解研析，对“探究2 高聚物单体的判断方法”中注意的问题进行归纳总结。⇐步骤6：师生互动完成【探究2】。⇐步骤5：指导学生自主完成【变式训练1】和【当堂双基达标】1、2题。⇐步骤4：教师通过【例1】和教材P100－102“聚合反应的类型”的讲解研析，对“探究1 加聚反应和缩聚反应的区别”中注意的问题进行总结。 步骤8：指导学生自主完成【变式训练2】和【当堂双基达标】中3、4、5题。⇒步骤9：引导学生自主梳理本课时主干知识，然后对照【课堂小结】，布置课下完成【课后知能检测】。 课　标　解　读 重　点　难　点 1.了解合成高分子的组成与结构特点，能依据合成高分子的结构分析其链节和单体。 2.了解加聚反应和缩聚反应的特点。 3.能用常见的单体写出简单的聚合反应方程式和聚合物的结构式。 4.从有机高分子的结构特点出发，掌握合成有机高分子的基本方法，培养推理、概括能力。 1.会判断加聚反应和缩聚反应类型。(重点) 2.能分析高分子化合物的单体和链节。(重点) 3.能利用有机物分子之间的转化关系，合成高分子化合物。(重难点) 加成聚合反应 1.概念 由低分子有机物通过加成聚合生成高分子化合物的反应叫做加成聚合反应，简称加聚反应。 2．高分子化合物的结构 聚乙烯的结构式为CH2—CH2，单体为CH2===CH2，链节为—CH2—CH2—，高分子链中含有链节的数目称为聚合度，通常用n表示。 1．聚乙烯、聚氯乙烯等高分子化合物能使溴水褪色吗？ 【提示】　聚乙烯、聚氯乙烯中不含CC，故不能使溴水褪色。 缩合聚合反应 1.概念 有机小分子单体间反应生成高分子化合物，同时产生小分子化合物的反应。 2．反应特点 (1)缩聚反应的单体至少含有两个官能团； (2)单体和缩聚产物的组成不同； (3)反应除了生成聚合物外还生成小分子，如H2O、HX等。 (4)仅含两个官能团的单体缩聚后生成的缩合聚合物呈线型结构，含三个或三个以上官能团的单体缩聚后的缩合聚合物呈体型(网状)结构。 (5)缩合聚合物(简称缩聚物)结构式的书写： ①要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。如： CO(CH2)4COO(CH2)2O 端基原子团　　　　　　　　　　端基原子 ②除单体物质的量与缩聚物结构式的下角标要一致外，还应注意，由一种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量为(n－1)；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子物质的量应为(2n－1)。 2．试分析CH2—CHCH3和HO—CH—COHCH3O是通过哪种聚合反应合成的？ 【提示】　CH2—CHCH3是由CH2===CHCH3通过加聚反应获得；HOCHCOHCH3O是由HO—CHCOOHCH3通过缩聚反应获得。 加聚反应和缩聚反应的区别 【问题导思】　 ①合成高分子化合物的基本反应类型有哪些？ 【提示】　加聚反应和缩聚反应。 ②由高级脂肪酸与甘油反应，属于缩聚反应吗？ 【提示】　不属于。油脂不是高分子化合物。 ③高聚物的单体与链节的组成是否相同？ 【提示】　加聚产物的单体与链节最简式组成相同，缩聚产物的单体与链节最简式组成不相同。 1．加聚反应与缩聚反应的比较 加聚反应 缩聚反应 不同点 反应物 单体必须是不饱和的 单体不一定是不饱和的，但必须要含有某些官能团 生成物 生成物只有高分子化合物 生成物除高分子化合物外，还有小分子化合物(如H2O等) 聚合物 链节最简式组成与单体相同 链节最简式组成与单体不相同 相同点 反应物可以是同一种单体，也可以是不同种单体，生成物是高分子化合物 2.聚合反应的类型 (1)加聚反应 ①一种单体(均聚)反应：发生加聚反应的单体只有一种。如： CHnCH2ClCH2—CHCl ②几种单体(共聚)反应：发生加聚反应的单体有两种或多种。如nCH2===CH2＋nCH2===CH—CH3CH2—CH2—CH2CHCH3 (2)缩聚反应 ①以某分子中碳氧双键中的氧原子与另一个基团中的活泼氢原子结合成水而进行的缩聚反应。 nOH＋nH—C—HOHOHCH2OH＋(n－1)H2O ②以醇羟基中的氢原子和羧酸分子中的羟基结合成水的方式而进行的缩聚反应。 nHOOC—COOH＋nHOCH2CH2OH HOCOC—O—CH2—CH2—OHO＋(2n－1)H2O ③以羧基中的羟基与氨基中的氢原子结合成H2O的方式而进行的缩聚反应。 nH2N—(CH2)6—NH2＋nHOOC—(CH2)4—COOH(2n－1)H2O ＋HNH—(CH2)6—NHC—(CH2)4OCOHO 1．单体中含有不饱和键，往往发生加聚反应，并且链节主链上只有碳原子；单体中含有两种以上官能团，往往发生缩聚反应，主链上除碳原子外还有其他原子。 2．单体的物质的量与缩聚物结构简式的小角标要一致；要注意小分子的物质的量：一般由一种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n－1)；由两种单体进行的缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n－1)。 　下列合成有机高分子化合物的反应中，属于加聚反应的是(　　) ①CHOHnCH3COOHHO—CH—COHCH3O＋(n－1) H2O ②nHCHOCH2—O ③nHCHO＋nOHHOHCH2OH＋(n－1)H2O ④nCH2===CH—CH===CH2＋nCHCH2CH2—CHCH—CH2—CH2CH A．①②　　　B．②④　　　C．①③　　　D．③④ 【解析】　根据加聚反应的特点，单体含有不饱和键以及反应中有没有副产物产生，可以判断②和④为加聚反应。 【答案】　B 聚合反应的通式 (1)加聚反应：单体(小分子)―→高聚物；(2)缩聚反应：单体(小分子)―→高聚物＋副产物(小分子)。 1．下列化合物中 a．COHO(CH2)3O—H b．CH3CH===CH—CN c．CH3CH2CH—COOHCH3 (1)可发生加聚反应的化合物是________，加聚物的结构简式为________。 (2)同种分子间可发生缩聚反应的化合物是________，缩聚物的结构简式为________。 【解析】　b分子结构中含有碳碳双键，所以可发生加聚反应；a分子结构中含有两个官能团，所以同一单体间可发生缩聚反应。 【答案】　(1)b　CH—CHCH3CN (2)a　HOCH2CH2CH2COHO 高聚物单体的判断方法 【问题导思】　 ①如何判断加聚产物和缩聚产物？ 【提示】　链节主链上全部是碳原子的高聚物属于加聚产物；链节主链上有碳原子和其他原子的高聚物属于缩聚产物。 ②有机高分子化合物的相对分子质量是否为单体的相对分子质量乘以聚合度？ 【提示】　加聚产物的相对分子质量＝单体的相对分子质量聚合度，缩聚反应不符合上述关系。 ③你能确定下列高聚物的单体吗？ 【提示】　 聚合物结构简式 单体结构简式 CH2—CHCH3 CH2===CHCH3 HNHCH2—COHO NH2—CH2COOH HOCHCH3COHO CH3CHCOOHOH 1．加聚产物、缩聚产物的判断 链节 结构加聚反应产物 缩聚反应产物 2．加聚产物单体的判断方法 (1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物，其合成单体必为一种，将链节两端两个半键断开向内闭合即可。如 CH2—CCH3COOCH3，其单体是CCH3COOCH3CH2。 (2)凡链节主链有四个碳原子(无其他原子)，且链节无双键的聚合物，其单体必为两种，在链节两端及正中央划线断开，然后左右两个半键闭合即可。 如CH2—CH2CH—CH2CH3的单体为CH2===CH2和CHCH3CH2。 (3)凡链节主链中只有碳原子，并存在“CC”结构的聚合物，其规律是“有双键，四个碳；无双键，两个碳”从一端划线断开，隔一键断一键，然后将半键闭合即单双键互换。如 CH2—CHCH—CH2—CH2CH的单体为CH2===CH—CH===CH2和CH2CH。 3．缩聚产物单体的判断 (1)若含有酚羟基的结构，单体一般为酚和醛。如HOHCH2OH的单体是OH和HCHO。 (2)若链节中含有以下结构，如HO—R—COHO、HNH—R—COHO，其单体必为一种，如HO—CH2CH2COHO的单体为HOCH2CH2COHO，方法是去掉中括号和n即为单体。 (3)若链节中含有—C—O—O部分，则单体为羧酸和醇，将—COO—中C—O单键断开，去掉中括号和n，左边加羟基，右边加氢即可，如的单体为HOOC—COOH和HOCH2CH2OH。 (4)若链节中含有—C—NH—O部分，则单体一般为氨基酸，将—CONH—中C—N单键断开，去掉中括号和n，左边加羟基，右边加氢即为单体，如的单体为H2NCH2COOH和CHNH2CH3COOH。 　(2013西安高陵质检)聚苯乙烯的结构简式为CH2—CH，试回答下列问题： (1)聚苯乙烯的链节是________，单体是________。 (2)实验测得某聚苯乙烯的相对分子质量(平均值)为52000，则该高聚物的聚合度n为____________。 【解析】　(1)聚苯乙烯的链节是将其高聚物的结构简式中去掉　即可；其单体是将链节中的断键对折复原成小分子。 (2)聚合度n＝＝＝500。 【答案】　(1)CH—CH2　CHCH2 (2)500 确定高聚物单体的思维模式： 1．判断聚合物类型。看高聚物属于加聚产物还是缩聚产物； 2．联想加聚反应和缩聚反应的断键和成键规律； 3．利用逆向分析法将断键逐步还原。 2．某物质CH2OHCH2COOH在一定条件下可形成一高分子化合物，写出该高分子化合物的结构简式：________________。 【解析】　该分子中具有两种官能团—OH、COOH，这两种官能团可发生酯化反应，形成 OCH2CH2COOCH2CH2COOCH2CH2CO。找出重复的最小结构单元，即高聚物的链节，再标出聚合度n就是该高聚物的结构简式。 【答案】　CH2HOCH2COHO 课堂小结 1．2种聚合反应类型 (1)加聚反应　(2)缩聚反应 2．5个典型的聚合反应 (1)nCH2===CH2CH2—CH2 (2)nCH2===CHCH3CH2—CHCH3 (3)nCH2===CHClCH2—CHCl (4)nCH2===CH—CH===CH2CH2—CH===CH—CH2 (5)nHOC(CH2)4C—OHOO＋nHO(CH2)2OH HOC(CH2)4C—O(CH2)2OHOO＋(2n－1)H2O