7.2.2 烃 有机高分子材料 课件--2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第七章 有机化合物 第二节 乙烯与有机高分子材料 课时2 烃 有机高分子化合物 素养目标 宏观辨识与微观探析： 通过宏观实验探究及模型制作，从微观上认识烃的组成、结构及性质特点，不饱和烃的加成反应原理。 证据推理与模型认知： 初步认识有机物的结构、性质及分类与官能团的关系，从官能团的视角建立分析、判断有机物的结构与性质的思维模型。 科学探究与创新意识： 能够从“结构决定性质,性质决定用途”的角度认识有机高分子材料在生活、生产及高科技领域的应用。 壹 1. 烃的分类和结构 知识导航 贰 2. 有机高分子材料 【问题】观察甲烷和乙烯的分子结构有什么异同点？ 组成元素相同，都有C与H 那么对于烃来说它们是如何分类的，不同类别烃的结构和性质有什么不同呢？ 课堂导入 4 烃：只含有碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，用通式CxHy表示。 碳 + 氢 = 烃 tàn qīng tīng 【咬文嚼字】你知道“烃”字的由来吗？ 课堂导入 5 烃 饱和烃(烷烃) 不饱和烃 链状烷烃 环状烷烃 烯 烃 炔 烃 芳香烃 CnH2n+2(n≥1) 单环：CnH2n(n≥3) CnH2n(n≥2) CnH2n-2(n≥2) 苯 碳原子全部以单键连接， 碳原子皆为饱和碳原子的烃 所含碳原子以双键、三键 连接或苯环上的碳原子的烃 角度1：根据烃分子中碳原子间成键方式的不同 环己烷 乙炔 知识点1：烃的分类和结构 6 烃 链状烃 环状烃 饱和链烃 不饱和链烃 脂环烃 芳香烃 环状，不含苯环 含苯环 有机化合物中，碳原子互相连结成链状或环状叫分子骨架，又称碳骨架。 苯 环己烷 知识点1：烃的分类和结构 7 【目的】以甲烷、乙烯和乙炔为例，借助模型认识烃的分子结构。 【活动】(1)根据碳原子的成键规律和甲烷、乙烯、乙炔的结构式，写出三者的电子式，并讨论其分子中有哪些类型的化学键。 烃 甲烷(CH4) 乙烯(C2H4) 乙炔(C2H2) 结构式 电子式 化学键 碳碳双键 碳碳三键 知识点1：烃的分类和结构 8 【活动】(2)结合以上分析，使用分子结构模型搭建甲烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型。展示并描述三者的分子结构特点。 烃 甲 烷 乙 烯 乙 炔 球棍模型 分子结构 特点 正四面体 空间构型： 原子共面： 键角： 平面形 120° 6个原子共面 空间构型： 原子共面： 键角： 直线形 4个原子共面且在同一直线 180° 空间构型： 原子共面： 键角： 5个原子不共面，最多有3个原子共面 109°27’ 9 知识点1：烃的分类和结构 分子式 最简式 电子式 结构式 结构简式 空间构型 键角 球棍模型 空间填充模型(比例模型) 直线型 180° CH ≡ CH 或 HC ≡ CH H-C ≡ C-H 4个原子共线共直线 含有-C≡C-的烃叫做炔烃。炔烃是不饱和烃，乙炔俗称电石气，是最简单的炔烃。 C2H2 CH 知识点1：烃的分类和结构 10 乙炔性质 与乙烯相似 碳碳三键有两根键易断 氧化反应 加成反应 加聚反应 ①燃烧反应：明亮火焰、黑色浓烟 ②使酸性高锰酸钾溶液褪色 ①使溴的四氯化碳溶液褪色 ②与HCl，H2，H2O加成(可以为1:1、1：2) 生成聚乙炔 知识点1：烃的分类和结构 11 凯库勒发现苯结构的故事 芳香化合物是指含有苯环的化合物，最简单的芳香化合物是苯。 凯库勒(1829年-1896年) 知识点1：烃的分类和结构 12 1865年，德国化学家凯库勒在一次梦里联想到一条小蛇首尾相咬,他猜测苯可能由6个碳原子首尾相连，环中碳原子以单双键相互交替结合而成。为纪念他在苯环中研究，这一表达式命名为“凯库勒式”。 联想 证据1：平面正六边形 证据2：每个碳碳键的键长相等 知识点1：烃的分类和结构 13 分子式 最简式 结构式 结构简式 球棍模型 空间填充模型 键角 空间构型 平面正六边形结构 化学键 6个碳原子之间的化学键完全相同 苯环中的碳碳键长介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。 C6H6 CH 120O 6个C原子，6个H原子，12个原子共平面, 位于对角线位置上的4个原子共直线。 原子共面 知识点1：烃的分类和结构 14 【问题与讨论】(1)比较甲烷和乙烯的化学性质，分析其与二者的分子结构之间存在哪些联系？ 【总结】 烷烃：能燃烧、易取代、不加成 烯烃：能氧化、难取代、易加成 性质 性质稳定(不与酸性高锰酸钾溶液、溴水反应) 取代反应(与氯气光取代) 性质活泼 氧化反应(使酸性KMnO4溶液褪色) 加成反应(使溴水褪色)、聚合反应 C-H单键 碳碳双键 结构 甲烷 乙烯 决定 知识点1：烃的分类和结构 15 CH2 不是，结构不相似，在分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团。 【问题与讨论】 (2) 乙炔是甲烷或乙烯的同系物吗？为什么？ (1)具有相同类型，数目的官能团 (2)结构相似 (3)在组成上相差一个或者n个CH2 【概念】 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。 结构相似 对于烃，同一类别的物质 CH2=CH2 CH2— CH2 思考：它们是同系物嘛 乙烯 环丙烷 知识点1：烃的分类和结构 16 例1 [2024·辽宁锦州期末] 有下列五种有机物： ① ；；； ；⑤ 。下列关 于以上有机物的叙述错误的是( ) A.沸点： B.①和③的二氯代物均为3种 C.①和⑤互为同分异构体 D.可以用溴的四氯化碳溶液鉴别②和④ √ 17 知识点1：烃的分类和结构 17 例2 依据不同类别的分类标准可将一种物质归属多个类别。现有下列物质: ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑩ 18 按要求填写序号: (1)属于烃的是__________________; (2)属于烷烃的是________; (3)属于烯烃的是________; (4)属于芳香烃的是______。 ①②③⑤⑥⑦⑧⑩ ①③⑦ ②⑤⑧ ⑥⑩ 知识点1：烃的分类和结构 18 19 知识点2：有机高分子材料 试剂瓶： 玻璃（无机非金属材料） 纸：（有机高分子材料） （有机高分子材料） 试管架：（有机高分子材料） 有机玻璃盒：（有机高分子材料） 实验台面：（有机高分子材料） 水槽：陶瓷（无机非金属材料） 绑带：纤维（有机高分子材料） 19 20 知识点2：有机高分子材料 金属和合金 现代社会发展的重要支柱——材料 金属材料 有机高分子材料 无机非金属材料 Q1：什么是有机高分子材料？ Q2：有机高分子材料有哪些类别？ 传统：玻璃、水泥、陶瓷 新型：硅、二氧化硅、碳纤维等 20 21 知识点2：有机高分子材料 有机物 定义：有机高分子材料又被称聚合物或高聚物材料，是一类由一种或几种分子或分子团(结构单元或单体)以共价键结合成具有多个重复单体单元的大分子，其分子量高达104～106。 其分子量高达104～106的聚合物 问题1：碳纤维的有机高分子材料嘛 问题2：油脂是有机高分子材料嘛 不是，碳纤维不是有机物 不是，油脂不是聚合物 21 22 知识点2：有机高分子材料 (1)混合物，无固定的熔、沸点，其相对分子质量只是一个平均值 (2)合成原料都是低分子化合物（也叫 小分子化合物） (3)每个高分子都是由若干个重复结构单元组成的 分类 如棉麻丝毛、天然橡胶等 天然有机高分子材料 合成有机高分子材料 特点 塑料、合成橡胶、合成纤维、黏合剂、涂料 22 23 知识点2：有机高分子材料 棉花 蚕丝 羊毛 天然橡胶 纤维素 蛋白质 蛋白质 聚异戊二烯 天然有机高分子材料 23 24 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--塑料 塑料 性能 添加剂 用途 聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛塑料等 强度高、密度小、耐腐蚀、易加工 增塑剂 (增加塑型) 保鲜膜 防老剂 (防止老化) 绝缘壳 着色剂 (塑料着色) 彩色罐体 聚乙烯(PE) 聚氯乙烯(PVC) 聚丙烯(PP) 24 25 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--塑料 塑料 性能 主要用途 聚乙烯(PE) 绝缘性好，耐化学腐蚀，耐寒，无毒；耐热性差，容易老化 制成薄膜、用于食品、药物的包装材料 聚氯乙烯(PVC) 绝缘性好，耐化学腐蚀，机械强度较高；热稳定性差 制成薄膜、管道、日常用品、绝缘材料 聚苯乙烯(PS) 绝缘性好，耐化学腐蚀，无毒；质脆，耐热性差 制成泡沫塑料、日常用品、绝缘材料 【活动】阅读P72~73表7-1，了解几种常见塑料的性能与主要用途。 25 26 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--塑料 塑料 性能 主要用途 聚四氟乙烯(PTFE) 耐化学腐蚀，耐溶剂性好，耐低温、高温，绝缘性好；加工困难 制成化工、医药等行业的耐腐蚀、耐高温、耐低温制品 聚丙烯(PP) 机械强度较高，绝缘性好，耐化学腐蚀，无毒；低温发脆，容易老化 制成薄膜、管道、日常用品、包装材料等 聚甲基丙烯酸甲酯 (有机玻璃)(PMMA) 透光性好，易加工；耐磨性较差，能溶于有机溶剂 制成飞机和汽车的风挡、光学仪器、医疗器械、广告牌等 脲醛塑料(电玉)(UF) 绝缘性好，耐溶剂性好；不耐酸 制成电器开关、插座及日常用品等 【活动】阅读P72~73表7-1，了解几种常见塑料的性能与主要用途。 26 27 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--塑料 根据下列单体的结构简式，尝试写出表格中几种聚合物的结构简式。 乙烯：CH2=CH2 氯乙烯：CH2=CH—Cl 四氟乙烯：CF2=CF2 丙烯：CH2=CH—CH3 苯乙烯 甲基丙烯酸甲酯 27 28 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--橡胶 ①性能:橡胶是一类具有_______的高分子材料。 ②用途:制造飞机、汽车_____和各种密封材料等所必需的原料。 高弹性 轮胎 橡胶的类型 橡胶的性能与用途 ①天然橡胶 ②合成橡胶 28 29 知识点2：有机高分子材料 主要成分：聚异戊二烯 天然橡胶分子中含有碳碳双键，易发生氧化反应和加成反应 天然橡胶 天然橡胶难以满足人们的需要，如何进行人工合成？ 合成有机高分子材料--橡胶 29 30 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--橡胶 异戊橡胶为线型结构，虽然有一定弹性，但强度和韧性差。 如何改善异戊橡胶的性能呢？ 单体 异戊二烯 聚合物 聚异戊二烯 合成 分析 异戊橡胶 丁苯橡胶 顺丁橡胶 氯丁橡胶 合成橡胶 30 31 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--橡胶 向橡胶中加入炭黑，可以增强耐磨性。 用硫与橡胶作用进行橡胶硫化，使线型的高分子链之间通过硫原子形成化学键，产生交联，形成网状结构。 【其它橡胶】 耐热和耐酸、碱腐蚀的氟橡胶 耐高温和严寒的硅橡胶等特种橡胶 性能：硫化橡胶具有更好的强度、韧性、弹性和化学稳定性 31 32 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--纤维 天然纤维 “棉麻丝毛” 纤维素 蛋白质 棉花 麻 蚕丝 羊毛 32 33 知识点2：有机高分子材料 合成有机高分子材料--纤维 化学纤维 再生纤维 用化学方法将农林产品中的纤维素、蛋白质等天然高分子加工成粘胶纤维、大豆蛋白纤维等 合成纤维 以石油、天然气和煤等为原料制成有机小分子单体，再经聚合反应制得 六大纶：聚丙烯纤维（丙纶）、聚氯乙烯纤维（氯纶）、聚丙烯腈纤维（腈纶）、聚对苯二甲酸乙二酯纤维（涤纶）和聚酰胺纤维（锦纶、芳纶）等。 除了供人类穿着外，还可以制成绳索、渔网、工业用滤布，以及飞机、船舶的结构材料等，广泛应用于工农业生产的各个领域。 强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等优良性能 用途 性能 类型 33 34 知识点2：有机高分子材料 高分子材料还包括了黏合剂和涂料两种类别 黏合剂又称为胶粘剂，可分为天然黏合剂和合成黏合剂，最常见的黏合剂就是胶水和糨糊 涂料是一类含有有机高分子的混合液或粉末，能在物体表面形成附着坚固的涂膜，油漆就是一种常见的涂料 用途：涂料可用于建筑、船舶、车辆，以及家电、家具的保护和装饰。特种涂料在化工、航空等领域具有重要的用途。 发展趋势：耐高温、耐低温、导电、导磁和导热等性能的特种黏合剂，应用于汽车、电子等行业 34 丁苯橡胶有许多优良的物理化学性能,广泛用于轮胎、胶带、胶 管、电线电缆、医疗器具及各种橡胶制品的生产等领域，是最大的 通用合成橡胶品种,也是最早实现工业化生产的橡胶品种之一。 问题：丁苯橡胶的结构简式为 ，试 写出形成丁苯橡胶的各单体的结构简式。 提示： 、 。 知识点2：有机高分子材料 35 35 合成有机高分子化合物的常用方法——加聚反应 （1）加聚反应产物的书写 ①单烯烃（含一个碳碳双键）加聚，双改单,链节只有两个碳,其他原 子（或原子团）连原碳,写成支链不改变,链节再加方括号,聚合度 跟 后面。如聚丙烯塑料: 。 知识点2：有机高分子材料 36 36 ②共轭双键（两个双键之间间隔一个碳碳单键）要加聚,链节四碳要 牢记,两端双键变单键,中间单键变双键,其他部分连原碳，写成支链 不改变。如聚异戊二烯： 。 知识点2：有机高分子材料 37 37 （2）加聚产物推断单体的方法 ①凡链节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 的 单体是 。 知识点2：有机高分子材料 38 38 ②凡链节主链中含有多个碳原子的聚合物,其规律是从结构单元的一 端开始,利用弯箭头将键转移——箭尾处去掉一键，箭头处形成一键， 可得单体。如: 的单体是 。 知识点2：有机高分子材料 39 39 40 有机高分子材料 天然高分子材料 合成高分子材料 “棉麻丝毛”、天然橡胶 塑料、合成橡胶、“六大纶” PE 课堂小结 40 例3 下列关于有机高分子材料的说法错误的是( ) A.冬奥会滑雪板板面材料尼龙属于合成纤维 B.使用可降解的聚碳酸酯塑料有利于控制白色污染 C.建造港珠澳大桥时采用了超高分子量聚乙烯纤维吊绳，聚乙烯属 于有机高分子化合物 D.北京冬奥会吉祥物的制作原料有羊毛、聚酯纤维，均为天然高分 子材料 √ 课堂练习 41 41 例4 [2024·浙江嘉兴八校联盟联考] 口罩是用聚丙烯 （ ）制作，能过滤 微细颗粒的5层口罩。下列说法不 正确的是( ) A.聚丙烯的单体是 B.聚丙烯是混合物 C.聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D.聚丙烯的最简式为 √ 课堂练习 42 42 1.判断正误（正确的打“√”,错误的打“×”）。 （1）含有碳和氢两种元素的有机化合物一定是烃。( ) × （2）和具有相同的分子通式，且相差1个 原子团，故 二者互为同系物。( ) × （3） 属于饱和烃、环状烷烃。( ) √ （4）棉花、羊毛、黏胶纤维和聚酯纤维均为化学纤维。( ) × （5）天然橡胶是线型结构，具有一定的弹性。( ) √ （6）橡胶硫化的目的是使其具有更好的强度、韧性、弹性和化学稳 定性。( ) √ 课堂练习 43 43 2.[2024·北京顺义区期中]下列有机化合物中，不属于烃的是( ) A. B. C. D. √ 3.[2024·山东济宁任城区期中]下列说法中正确的是( ) A.有机化合物中都含有碳、氢元素，有些还含有氧、氮、硫等元素 B.饱和烃即烷烃，均符合分子通式 C. 既属于烯烃,又属于环状烃 D. 既属于环状烃，又属于芳香烃 √ 课堂练习 44 44 4.[2024·福建福州一中检测]乙烯和乙炔 分子中都含有不饱 和的碳碳键，其化学性质相似。根据乙烯推测乙炔的化学性质，下 列说法中不正确的是( ) A.乙炔在空气中燃烧，产生明亮的火焰且伴有浓烟 B.乙炔通入酸性 溶液中，溶液褪色 C.乙炔通入溴的四氯化碳溶液中，发生加成反应生成 D.在一定条件下，乙炔能发生加聚反应生成聚乙炔 √ 课堂练习 45 45 Lavf57.83.100 $$