5.2.2 功能高分子材料-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修3）

该高中化学课件聚焦功能高分子材料，系统讲解高吸水性树脂和高分子分离膜的结构特点、制取方法及应用。课堂以“尿不湿”发明案例导入，关联通用高分子材料，通过线型与网状结构对比，巩固加聚/缩聚反应，搭建从结构到功能的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与实践，设计高吸水性树脂与餐巾纸吸水对比实验，结合数据表格分析，引导学生从微观结构（亲水基团、网状结构）解释宏观性能，体现化学观念中“结构决定性质”。通过实验现象与理论结合，培养学生科学思维，助力教师高效落实素养目标，提升学生联系实际的能力。

高中化学人教版（2019）选择性必修3 第五章 合成高分子 第二节 高分子材料 功能高分子材料 第2课时 学习重难点 素养目标 重点 1.高分子材料的分类，如通用高分子材料（塑料、合成纤维、合成橡胶等）和功能高分子材料（高吸水性树脂、高分子分离膜等）的特点和应用。 2.常见高分子材料的结构特点，如聚乙烯、酚醛树脂等的分子结构，以及这些结构与材料性能之间的关系 。 难点 1.从微观角度理解高分子材料的结构复杂性。 2.设计并实施高分子合成实验，培养学生的科学探究能力，在实验过程中，学生需要掌握实验操作技能、数据处理方法以及对实验结果的分析和解释。 1、通过对通用高分子材料的学习，进一步巩固加聚反应和缩聚反应的认识思路，认识塑料、橡胶、合成纤维的组成和结构特点。 2、通过对比分析线型、支链和网状结构对材料性质的影响，了解高分子与有机小分子的主要不同之处。扩展并完善对有机化合物结构、性质和应用的认识。 3、通过不同条件下合成酚醛树脂的实验探究，进一步体会“化学反应是可以控制的”“条件不同产物不同”等化学观念。通过高分子材料吸水性能的对比实验，体会通过分析微观结构解释化学性质的思路，以及结构、性质和应用之间的关系。 4、体验功能导向的高分子材料合成的价值，了解新型高分子材料的优异性能及其在高新技术领域的应用。 80年代，“太空服之父”华人唐鑫源在宇航服里加入高分子吸收体，发明了一种能吸水1400毫升的纸尿片，解决了航天员排尿的一大难题。此技术后来转为民用，就是现在千家万户使用的“尿不湿”。 功能高分子材料 为了适应高科技产业等对材料的要求，化学工作者合成了具有某些特殊化学、物理及医学功能的高分子材料。 功能高分子材料 用于化学反应的高分子催化剂 用于分离纯化的各种滤膜 用于信息存储的磁性高分子 用于传感器的形状记忆高分子 用于吸水保水的高吸水性材料 可以替代人体器官、组织的医用高分子材料 用于药物缓释的高分子药物 【学习任务1】高吸水性树脂 高吸水性树脂可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤。 人们要得到比棉花和纸张的吸水性更好，且耐挤压、保水好的高吸水性材料，可以有两种思路：一是改造纤维素或淀粉分子，接入强亲水基团；二是合成新的带有强亲水基团的高分子。 结构特点： （1）含有强亲水基团，如羧基、羟基、酰胺基等； （2）具有网状结构 性能： 不溶于水，也不溶于有机溶剂，吸水性好，与水接触后在很短的时间内溶胀，可吸收其自身质量数百倍甚至上千倍的水，且耐挤压、保水性好。 制取方法： （1）对淀粉、纤维素等天然吸水材料进行改性：在淀粉或纤维素的主链上接入带有强亲水基团的支链，以提高他们的吸水能力。 如淀粉与丙烯酸钠在一定条件下发生反应，生成以淀粉为主链的接枝共聚物。为防止此共聚物溶于水，还需在交联剂作用下生成网状结构的淀粉—聚丙烯酸钠高吸水性树脂； 淀粉 （纤维素） 接枝共聚物 交联剂 网状淀粉-聚丙烯酸钠高吸水性树脂 线型 网状 丙烯酸钠 改造后的树脂具有强大的吸水和保水能力，而且可生物降解 羟基、羧基、醛基、氨基等 制取方法： （2）用带有强亲水基团的烯类单体进行聚合，得到含亲水基团的高聚物。如在丙烯酸钠中加入少量交联剂，再在一定条件下发生聚合，可得到具有网状结构的聚丙烯酸钠高吸水性树脂。 CH2=CHCOOH→CH2=CHCOONa 丙烯酸钠 交联剂 网状聚丙烯酸钠高吸水性树脂 交联剂 一定条件 可吸收几百至几千倍于自身质量的水，同时保水能力强，还能耐一定的挤压作用。 ②合成新的带有强亲水基团的高分子 网状结构 用途： （1）可在干旱地区用于农业、林业抗旱保水，改良土壤。如在苗木根部放上一些吸足了水的高吸水性树脂，可以使苗木在生长发育过程中有充足的水。 （2）“尿不湿”可以吸收其自身重量约几百倍的尿液而不滴不漏，保证婴儿夜晚安睡和白天活动。 《时代周刊》评出20世纪最伟大的100项发明，其中“尿不湿”榜上有名 导思 在橡胶工业中，天然橡胶与合成橡胶一般都要经过硫化工艺，将橡胶的线型结构转变为网状结构。在制备高吸水性树脂时也要加入少量交联剂，以得到具有网状结构的树脂。思考为什么要将橡胶和高吸水性树脂转变为网状结构？ (1)橡胶工业将线型结构连接成网状结构是为增加橡胶的强度。 (2)高吸水性树脂加交联剂将线型结构连接成网状结构，是为了使其既具有吸水性而又不溶于水，又耐挤压。 导思 实验探究 高吸水性树脂的吸水性能 问题：高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别有多大？ 现象及数据处理： 实验结论：其他条件相同时，高吸水性树脂的吸水性及保水性均比一般吸水材料的强。 吸水材料 高吸水性树脂（尿不湿） 一般吸水材料（餐巾纸） 吸水前质量m1/g 1.0000 1.0000 吸水现象 吸水后质量m2/g 吸水率 （m2-m1)/m1 83.82 10 呈凝胶状 吸水后变形程度小 有较好的保水能力 保水能力较差 吸水性强 吸水性较差 84.82 11.00 讨论 ①为什么高吸水性树脂与一般吸水材料的吸水性能差别这么大？ 绝大多数高吸水性树脂的主链或侧链上含有羧基、羟基等强亲水性基团。 ②为什么高吸水性树脂能吸水而又不溶于水？ 高吸水性树脂分子中含有强吸水性基团和一定的网状结构(具有一定的交联度)。利用分子中大量的亲水基团与水分子之间产生氢键等作用吸收水分子，并且通过网状结构将水分子束缚在高分子网格中，形成溶胀的凝胶体。这种凝胶体的保水能力很强，在一定压力下也不易失水。 （1）高分子分离膜简介 功能高分子 结构特点 类型 生产分离膜的材料 用途 分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液精华。分离和浓缩的目的。 根据膜孔大小的不同，可分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等，可用于分离不同的物质。 主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。 广泛用于海水淡化、饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。 3.高分子分离膜 3. 高分子分离膜 (1)原理 分离膜一般只允许水及一些小分子物质通过，其余物质则被截留在膜的另一侧，形成浓缩液，达到对原液净化、分离和浓缩的目的。 (2)分类 ②根据分离膜材料：醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等。 ①根据膜孔大小：微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜等。 以海水淡化为例，海水分别通过不同的分离膜分离出不同的成分，最后得到淡水，如图所示： (3)应用 高分子分离膜已广泛用于海水淡化和饮用水的制取，以及果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等领域。 饮用水的制取 血液透析 3.高分子分离膜 (3)生产分离膜的材料： 主要是有机高分子材料，如醋酸纤维、芳香族聚酰胺、聚丙烯、聚四氟乙烯等 试推测高分子分离膜的重要应用 ①海水淡化和饮用水的制取; ②果汁浓缩、乳制品加工、药物提纯、血液透析等。 1.判断正误。(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)三大合成材料是指塑料、合成纤维和合成橡胶。 (　　) (2)高压聚乙烯比低压聚乙烯的熔点高。 (　　) (3)苯酚与甲醛通过缩聚反应一定形成线型结构高分子。 (　　) (4)聚乙烯塑料易造成白色污染而聚酯塑料不会造成白色污染。 (　　) (5)丙烯酸钠是高吸水性树脂的主要成分 (　　) (6)高吸水性树脂成品是线性结构（ ） (7)功能高分子材料具有传统高分子材料的机械性能和某些特殊功能 (　　) (8)高分子分离膜用于污水、工业废水处理和海水淡化等 (　 　) 课时精练 2.有甲、乙两种高聚物，甲能溶于有机溶剂，加热可熔融；乙不溶于任何溶剂，加热不会变软或熔融，则下列叙述中错误的是(　　) A．高聚物甲可能具有弹性，而高聚物乙没有弹性 B．高聚物甲可能是线型高分子化合物材料 C．高聚物甲一定是体型高分子化合物材料 D．高聚物乙一定是体型高分子化合物材料 C 课时精练 3.下列关于功能高分子材料的说法中，不正确的是 ( )　 A. 离子交换树脂主要用于分离和提纯，如硬水的软化、回收工业废水中的金属等 B. 婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂 C. 导电塑料应用于电子工业，可用来制造电子器件 D. 医用高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到与生物体相容的程度 D 课时精练 4.下列关于功能高分子材料的说法中，不正确的是 ( )　 A. 离子交换树脂主要用于分离和提纯，如硬水的软化、回收工业废水中的金属等 B. 婴儿用的“尿不湿”的主要成分是具有强吸水性的树脂 C. 导电塑料应用于电子工业，可用来制造电子器件 D. 医用高分子材料制成的人工器官都受到人体的排斥作用，难以达到与生物体相容的程度 D 课时精练 5.科学家研制的一种使沙漠变绿洲的新技术,即在沙漠中喷洒一定量的聚丙烯酸酯( )与水的混合物,使其与沙粒结合,既能阻止地下的盐分上升,又能拦截、蓄积雨水。下列对聚丙烯酸酯的叙述中正确的是(　　) ①聚丙烯酸酯的单体的结构简式为CH2=CHCOOR ②聚丙烯酸酯没有固定的熔、沸点 ③聚丙烯酸酯在一定条件下能发生水解反应和加成反应 ④其聚合方式与酚醛树脂的聚合方式相同 ⑤聚丙烯酸酯具有很强的吸水性 A.只有③④ B.只有①② C.①②③⑤ D.①②③④ B 课时精练 6.高分子分离膜可以让某些物质有选择地通过而将物质分离,下列应用不属于高分子分离膜的应用范围的是(   ) A.分离工业废水,回收废液中的有用成分 B.将化学能转换成电能,将热能转换成电能 C.食品工业中,浓缩天然果汁、乳制品加工和酿酒 D.海水淡化 B 7.婴儿用的一次性纸尿片中有一层能吸水保水的物质,下列高分子中有可能被采用的是(   ) A. B. C. D. B 课时精练 【课堂小结】 高分子材料 高吸水树脂 聚丙烯酸钠、淀粉接枝聚丙烯酸钠 高分子分离膜 分类 材料 应用 结构特点 Summer 䕎犋 Encore 154103.55 $