师:同学们,今天我们学习高一人教版化学必修二第七章第二节乙烯与有机高分子材料的第二课时——烃和有机高分子材料。学习完本节课,大家要知道烃的概念及分类,掌握烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的组成及结构;了解有机高分子材料的组成性能,掌握塑料、合成橡胶、合成纤维的性能及在生活生产中的应用。
我们先来学习烃的概念。烃是仅含碳、氢两种元素的有机物,又叫碳氢化合物。“烃”这个字,是取了“碳”的一部分和“氢”的一部分构成,读音也类似。根据碳骨架的不同,烃可分为链烃和环烃,之前学过的烷烃就属于链烃,烷烃又叫饱和烃。此外,根据碳原子间成键方式的不同,烃还能分为饱和烃与不饱和烃。接下来,我们重点看按碳原子间成键方式不同的分类。
饱和烃又分为链状烷烃和环状烷烃,像甲烷、乙烷这类有机物属于链状烷烃,环己烷则属于环状烷烃。分子中含有不饱和碳碳双键的烃叫烯烃,含有不饱和碳碳三键的烃叫炔烃,含有苯环的烃叫芳香烃,这些都属于不饱和烃。这里要注意,芳香烃中苯环的结构简式有两种书写方式,主要是因为苯环中的不饱和键是介于单键和双键之间的独特键,苯环中的6个键完全相同。关于苯环结构的确定,大家可阅读课本71页的科学史话了解。下面我们做个巩固练习。
烃有不同的分类方法,下列说法正确的是:
按烃分子中碳的成键方式分饱和烃、不饱和烃。
按烃分子中碳骨架的形状分链状烃、环状烃。
根据不饱和烃中不饱和键的类型分烯醇式、酮式、芳香酮等。
根据刚才讲的烃的分类方法,1、2、3都是对的。第四个选项,苯分子中有6个碳原子,它们之间的键完全相同,不存在碳碳双键,所以苯属于烃、环状烃、芳香烃,但不属于烯烃,该选项错误。答案应该选B。
了解完烃的概念及分类,我们来看看烷烃、烯烃、炔烃的代表物之间的组成与结构对比。这里有甲烷、乙烯、乙炔三种烃的组成和结构对比。从三种烃的电子式看,甲烷中的碳被氢原子完全饱和,乙烯和乙炔中的碳原子没有被氢原子完全饱和,从而形成了不饱和键。也就是说,甲烷中的化学键只有碳氢单键,乙烯中除了碳氢键,还有不饱和的碳碳双键,而乙炔比乙烯少两个氢原子,除了有碳氢键,还有更不饱和的碳碳三键。
再看这三种物质的球棍模型,它们的结构特点分别是:甲烷呈正四面体型,乙烯是平面型分子,乙炔是直线型分子。根据它们的结构特点,思考下面这个问题:乙炔是甲烷或乙烯的同系物吗?为什么?
根据同系物的定义,结构相似,分子组成相差一个或若干个CH?原子团的化合物互称为同系物。而乙炔与甲烷和乙烯的结构中含有不同的化学键,乙炔中有碳碳三键,与甲烷和乙烯中的碳碳键成键类型不同,并且分子组成上也没有相差一个或若干个CH?原子团,所以乙炔既不是甲烷的同系物,也不是乙烯的同系物。
第二个问题,比较甲烷、乙烯的化学性质,并根据乙烯与乙炔的结构特点推测乙炔的性质。
甲烷在光照条件下可以与卤族气体单质发生取代反应,也能与氧气在点燃的情况下发生氧化反应,但与强酸、强碱或高锰酸钾不发生反应,在通常情况下比较稳定,具有易取代、难氧化的性质。而乙烯因为有碳碳双键,化学性质较活泼,除了能与氧气、高锰酸钾发生氧化反应外,在一定条件下还可以发生加成反应、加聚反应,表现出易氧化、易加成的化学性质。
那么乙炔的性质如何呢?虽然乙炔和乙烯在组成和结构上不同,不能称之为同系物,但乙炔中含有碳碳三键,和乙烯的碳碳双键一样具有活泼的性质。所以乙炔和乙烯虽结构成键特点不同,但化学性质很相似。乙炔也可以被氧气、酸性高锰酸钾等氧化,在一定条件下还能与卤素单质、水、氢气等发生加成反应,也可以发生加聚反应,同样表现出易氧化、易加成的性质。
我们看下面一个巩固练习,下列关于乙烷、乙烯、乙炔的说法正确的个数:
它们既不是同系物,也不具有相似的性质。乙烷属于烷烃,乙烯属于烯烃,乙炔属于炔烃,它们不是同系物,但乙烯含碳碳双键,乙炔含碳碳三键,性质很相似,易氧化、易加成、能加聚,所以1是错的。
乙烷是饱和烃,乙烯、乙炔是不饱和烃。乙烷属于烷烃,又叫饱和烃;乙烯、乙炔中含有不饱和键,属于不饱和烃,所以2是对的。
乙烯、乙炔能使溴水褪色,乙烷不能使溴水褪色。乙烯含碳碳双键,乙炔含碳碳三键,都可以和溴发生加成反应而使溴水褪色,而乙烷与溴水不发生化学反应,所以不能使溴水褪色,所以3是对的。
它们都能燃烧,乙炔燃烧火焰应该最明亮且有浓烟。乙烷、乙烯、乙炔都可以燃烧,它们燃烧现象不同,乙炔比乙烯的火焰更明亮,乙烯比乙烷的火焰更明亮,且由于乙炔含碳量最高,燃烧时伴随的黑烟比乙烯多,所以4是对的。
它们都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。乙烷性质相对稳定,不与酸性高锰酸钾反应,而乙烯与乙炔都可以被酸性高锰酸钾氧化,从而使高锰酸钾溶液褪色。
那么这道题答案应该选B。
接下来是今天要学习的第二部分内容。有机高分子材料是现代社会发展的重要支柱,除了金属材料和无机非金属材料,还有我们今天要学的有机高分子材料。有机高分子材料又可分为天然有机高分子材料与合成有机高分子材料。
天然有机高分子材料包括棉花、蚕丝、羊毛、麻等天然纤维,还有天然橡胶,天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,其结构简式是[此处展示结构简式],它的单体就是异戊二烯。同学们根据聚异戊二烯的结构,思考一下它还能发生加成反应吗?从结构上看,异戊二烯中间两个碳原子上还有不饱和双键,所以还可以继续发生加成反应。
合成有机高分子材料包括塑料、合成纤维、合成橡胶、粘合剂、涂料等。同学们看这三幅不同材料的手套,用于生活中的不同场景。所以我们要了解这些材料的优良性能,体会合成有机化合物给生活带来的便利。今天我们重点了解塑料、合成橡胶、合成纤维。
首先看塑料,其主要成分是合成树脂,具有强度高、密度小、耐腐蚀、易加工等优良性能。人们还会根据需要加入一些具有特定作用的添加剂,比如增塑剂可提高塑性,防老剂能防止塑料老化,着色剂能使塑料着色等。我们来看常见塑料的性能及用途:
聚乙烯,耐化学腐蚀、耐寒、无毒,可用于食品、药物的包装材料。
聚氯乙烯,耐化学腐蚀,机械强度较高,可制成管道、绝缘材料等。
聚苯乙烯,耐化学腐蚀,无毒,制成泡沫塑料,用于防震、保温、隔音。
聚四氟乙烯,耐化学腐蚀,耐高低温,高温绝缘性好,可制成化工、医药等行业使用的耐腐蚀、耐高温、低温制品。
聚丙烯,耐化学腐蚀、无毒,可制成自来水管道以及日常用品等。在刚刚过去的24届北京冬奥会纪念钞中,冰上运动纪念钞是一枚具有中国完全自主知识产权的塑料钞,这枚塑料钞的基膜就是以聚丙烯为主要原料制得的聚甲基丙烯酸甲酯,俗称有机玻璃,易加工,透光性好,可制成飞机和车辆的风挡。脲醛塑料,俗称电玉,绝缘性好,耐溶剂性好,可制成电器、开关、插座及日常用品等。
