1.4 有机材料及其利用（培优教学课件）科学新教材浙教版九年级下册

4. 有机材料及其利用 第一章 材料及其利用 浙教版九年级下册 学习目标 科学观念 知道有机物的概念及常见特性；了解简单有机物的性质与用途；认识糖类、蛋白质、脂肪等生物体中的有机物；辨别天然有机高分子与合成有机高分子材料；了解新型材料。 科学思维 能通过信息迁移书写有机物燃烧的化学方程式；能依据物质组成和性质差异，运用比较、分类等方法设计实验鉴别蛋白质、棉花等。 探究实践 通过教材图表与实例，提取有机合成材料的特性；设计并模拟“甲烷燃烧验证”、“蛋白质与棉花灼烧鉴别”、“塑料袋成分探究”等实验方案。 态度责任 认识合成材料带来的便利及“白色污染”的危害；了解新型材料在航空航天等高新科技中的应用，培养社会责任感 重点难点 重点 1.有机物的概念与特性 2.三大有机合成材料 3.蛋白质与棉花灼烧鉴别 难点 1.有机物相关计算 2.有机物燃烧实验 学习内容 1. 简单的有机物 2. 生物体中的有机物 3. 有机合成材料 4. 新型材料 5. 课堂小结 6. 练习与应用 导入新课 1.天然气、酒精、食醋，点燃后都能燃烧，它们共同含有什么元素？ 2.塑料、棉花、羊毛、橡胶，与钢铁、水泥相比，组成上有什么不同？ 3.米饭、肉类、蔬菜能提供能量，它们的主要成分属于哪类物质？ 这些看似无关的物质，大多含有碳元素，属于有机物。 今天我们就来学习——有机材料及其应用。 一、简单的有机物 第4节 有机材料及其利用 一、简单的有机物 自然界中的一些无机物，如氢气、水、二氧化碳、一氧化碳、氮气等，在一定条件下，经过阳光照射和雷电作用，会合成简单的有机物，如甲烷（CH4）、尿素[CO(NH2)2]等。 什么是有机物呢？ 通常将含碳的化合物叫有机化合物，简称有机物； 有机物大多含有C、H、O、N等元素。 注意：碳的氧化物、碳酸、碳酸盐，虽是含碳的化合物，但由于它们在结构、组成、性质上都跟无机化合物相似，故通常将它们划分为无机物。 一、简单的有机物 简单的有机物——甲烷 化学式：CH4 甲烷是最简单的有机物。是一种无色、无味的气体，极难溶于水，具有可燃性，甲烷在自然界的分布很广，存在于天然气、石油气与沼气中。 结构：1个甲烷分子是由1个碳原子和4个氢原子构成的，呈正四面体结构。 甲烷的正四面体模型 天然气的开采 一、简单的有机物 探索活动 点燃甲烷气体，在火焰上方罩一个内壁蘸有澄清石灰水的烧杯，如图所示，观察并记录实验现象？ 反应的化学方程式为：______________________ 产生蓝色火焰，同时烧杯内壁产生一层白膜 由于甲烷气体与空气混合点燃时，易发生爆炸，故点燃甲烷前要检验甲烷气体的纯度。点燃时要小心操作。 怎么证明甲烷燃烧生成水？ 点燃甲烷气体在火焰上方罩一个干冷烧杯，若出现水雾则说明生成水 一、简单的有机物 丁烷 化学式：C4H10 性质：具有可燃性；易被液化。 存在：打火机内的液体和家用液化气的主要成分是丁烷。 简单的有机物——丁烷、乙炔 乙炔 化学式：C2H2 性质：具有可燃性，在氧气中燃烧可产生3000℃以上的高温。 用途：常用于金属的焊接和切割。 一、简单的有机物 思考与讨论 你能分别写出丁烷和乙炔在氧气中燃烧的化学方程式吗? 有机物有许多特性，如： 这些特性常被人们应用到日常生活和生产之中。你都知道哪些应用呢？ 大部分有机物熔点较低，易挥发，不易导电，易燃烧，受热易分解； 绝大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂； 许多有机物（如酒精、乙醚、苯、汽油等）都是很好的溶剂。 一、简单的有机物 有机物的用途 大部分有机物易挥发，易燃烧，保存时一定要密封，做实验时一定要远离明火，防止着火或爆炸。 一、简单的有机物 科学阅读 甲醛 甲醛（HCHO）是一种无色、有刺激性的气体，其37%的水溶液俗称福尔马林，可作消毒剂和防腐剂。甲醛是一种重要的工业原料，大量用于塑料工业（酚醛树脂、脲醛树脂、聚甲醛）、皮革工业、药物、 染料等。甲醛有毒，可经呼吸道、消化道和皮 肤吸收，引起蛋白质变性或产生致突变作用。 房屋装修和服装中应防范甲醛超标。 二、生物体中的有机物 第4节 有机材料及其利用 二、生物体中的有机物 有机物是生物体中各组织的主要成分。人体的生长发育和体内各组织的代谢，都需要各种有机物的参与。 人体内基本的有机物——糖类、蛋白质、脂肪 糖类为生物体提供能量。人体所需的能量一半以上来自糖类的氧化，其放出的能量能维持人体体温、肌肉与骨骼运动以及神经纤维传递信息等生命活动。 组成元素：C、H、O 常见的糖：葡萄糖（最简单）、淀粉、蔗糖、果糖、麦芽糖、乳糖等 主要来源：米、面、马铃薯、蔗糖等 糖类由哪些元素组成？你知道哪些糖类？ 主要食物来源有哪些？ 二、生物体中的有机物 蛋白质是构成生命体的基本物质。蛋白质是一种结构极为复杂的化合物，相对分子质量从几万到几百万。动物肌肉、皮肤、毛发、蹄、角以及蛋清等的主要成分都是蛋白质。机体中的蛋白质具有多种功能，如血液中的血红蛋白在吸入氧气和呼 出二氧化碳的过程中起着载体的作用。 组成元素：C、H、O、N等 食物来源：蛋、奶、肉、鱼、大豆等。 蛋白质由哪些元素组成？ 哪些食物富含蛋白质？ 二、生物体中的有机物 脂肪是维持生命活动的备用能源。一般成人体内储存着约占人体质量10%~20%的脂肪。当人进食量少、摄入食物的能量不足以支付机体消耗的能量时，就要消耗自身的脂肪来满足机体的需要，此时人就会消瘦。 组成元素：C、H、O 食物来源：油、坚果、种子、肥肉、深海鱼等 脂肪由哪些元素组成？ 哪些食物富含脂肪？ 人每天摄取的食物中含大量的有机物。这些有机物在生命活动中经过消化吸收、贮存、转化、消耗等过程，不断变化着，实现各种物质的转化和能量的转移。 二、生物体中的有机物 探索活动 1．剪取指甲、头发或羊毛放在火焰上灼烧，能闻到 气味，同时看到 。  2．点燃棉花纤维，能闻到 气味。 3．步骤1中闻到的气味就是蛋白质燃烧所产生的。 烧焦羽毛的 有黑烟 烧纸 蛋白质燃烧——烧焦羽毛气味 纤维素燃烧——烧纸气味 据此可鉴别棉织物和毛织物 三、有机合成材料 第4节 有机材料及其利用 三、有机合成材料 有机合成材料是用有机高分子化合物制成的材料。有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重大突破，使人类摆脱了对天然材料的严重依赖。 有机高分子材料 天然有机高分子材料 有机合成材料 天然纤维：棉、麻、毛、丝 天然橡胶 塑料 合成纤维 合成橡胶 三、有机合成材料 塑料 塑料是最常见的有机合成材料。现在，丰富多彩的塑料制品已遍布在工农业生产和日常生活的各个方面，我们的生活已离不开塑料制品。 思考与讨论 观察图中的塑料制品，推断塑料具有哪些特性。 质轻（塑料椅子、玩具轻便） 绝缘（电线外皮用塑料） 防水、耐腐蚀（雨衣挡雨、垃圾桶不锈） 易加工成型（加热可塑成各种形状） 透明或色彩多样（透明尺子、彩色玩具） 三、有机合成材料 塑料制品一般具有良好的性能，容易加工，轻便实用，有的还有特殊的功能，因此逐渐取代了其他材料（如金属、玻璃和纸等），用途非常广泛。 三、有机合成材料 合成纤维 合成纤维是以石油化工产品等为主要原料人工合成制得的。不同品种的合成纤维具有各自独特的性能，例如，聚酰胺纤维（锦纶）具有耐磨性，聚酯纤维（涤纶）具有挺括耐摺性，聚丙烯腈纤维（腈纶）具有保暖性和良好的手感。 聚酰胺纤维（锦纶） 聚酯纤维（涤纶） 聚丙烯腈纤维（腈纶） 三、有机合成材料 合成纤维不仅用于纺织，还可与其他材料复合广泛用于制造航天器飞机、火箭、导弹的绝缘材料、特殊防护材料、增强材料以及人造心脏瓣膜等。 人造心脏瓣膜与人体的结合部由合成纤维制成 人造心脏瓣膜（机械瓣）与人体的结合部分由合成纤维制成，能最大限度减小对人体组织的伤害。机械瓣在人体内有较好的耐久性，寿命可达几十年。 三、有机合成材料 注意区分：“纤维”是形状（细长丝状物）；“纤维素”是成分（糖类）。棉、麻里含纤维素，毛、丝里含蛋白质——别因一字之差把两者当成一回事！！！ 纤维 天然纤维 合成纤维 植物纤维（棉、麻）➡️成分：纤维素​➡️灼烧有烧纸味 动物纤维（毛、丝）➡️成分：蛋白质​➡️灼烧有烧焦羽毛味 （各种纶）➡️成分是石油合成高分子➡️灼烧熔化缩成硬球 三、有机合成材料 合成橡胶 合成橡胶是以煤、石油、天然气为主要原料合成的高弹性聚合物，具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及医疗用品中。 三、有机合成材料 有机合成材料在给人们的生产、生活带来便利的同时，也对环境造成了影响。例如，有些塑料的结构稳定，不易分解，这些塑料制品废弃后会带来严重的环境污染等问题。 三、有机合成材料 思考与讨论 什么是白色污染？治理“白色污染”，你认为可采取哪些措施？ 白色污染是指废弃的塑料制品随意丢入环境后，由于塑料很难自然降解，长期残留在土壤、水体中而造成的环境污染。因为常见的废弃塑料大多是白色的，所以叫“白色污染”。 治理可采取的措施 1.减少使用：提倡自带购物袋、少用一次性塑料餐具和塑料袋 2.回收利用：对废弃塑料分类回收，加工再生为原料或其他产品 3.研发替代品：推广使用可降解塑料；用布袋、纸袋等环保材料替代塑料制品 4.加强管理：实行“限塑令”等法规，禁止和限制生产、销售、使用部分塑料制品 5.不乱丢弃：提高环保意识，不乱扔塑料垃圾，集中处理 四、新型材料 第4节 有机材料及其利用 四、新型材料 新型材料是指那些新出现或正在发展中的，具有优异特性和功能的材料，能满足技术进步的需要。 其中，最引人注目的新型材料有：光电子信息材料、先进复合材料、纳米化工材料、碳纤维复合材料、工程塑料、有机光伏材料等。 用超级型科制成的头盔防弹、抗压、撞不破 超级玻璃能根据光照的强度改变颜色 四、新型材料 近年来，人们为了减少使用合成材料带来的环境问题，新型有机合成材料正向着对环境友好的方向迅速发展。此外，特殊功能的合成材料和复合材料广泛应用于计算机、生物工程、海洋工程和航空航天工业等领域，材料的发展对人类的生活和社会的进步产生了深远的影响。 五、课堂总结 第4节 有机材料及其利用 三、课堂总结 有机材料及其利用 简单有机物 甲烷/丁烷/乙炔→燃烧生成CO₂和H₂O 有机物概念→含碳化合物(CO/CO₂/碳酸盐除外) 生物体中的有机物 糖类/脂肪→供能与储能 蛋白质→灼烧有烧焦羽毛气味 有机合成材料 新型材料 塑料→白色污染与降解防治 合成纤维/合成橡胶→特性与鉴别 碳纤维/光电子信息材料→高性能应用 六、练习与应用 第4节 有机材料及其利用 1．下列说法正确的是（ ） A．有机物是从动植物体中提取的有生命的化合物 B．有机物是指含碳元素的化合物 C．组成有机物的元素除碳外，通常还有氢、氧、氮、磷、硫等 D．人们只能从有机体中取得有机化合物，不能利用矿物来合成 四、练习与应用 C 【解析】A．有机物并不是具有生命的化合物，也不一定从动植物体中提取，故A错误； B．有机物通常是含碳元素的化合物，但一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等含碳化合物具有无机物的性质，属于无机物，故B错误； C．组成有机物的元素除碳外，通常还有氢、氧、氮、磷、硫等，故C正确； D．有机化合物既可从有机体中取得，也可用无机物人工合成，故D错误。 故选C。 四、练习与应用 2．根据你的生活经验和所学的科学知识判断，下列说法正确的是（　） A．尼龙、合金、涤纶等都是重要的有机高分子材料 B．棉、麻、毛发、蚕丝等是最常见的天然纤维 C．塑料、纤维、橡胶等都属于有机合成材料 D．塑料用品造成的白色污染可以利用焚烧法进行消除 四、练习与应用 B 【详解】A、合金属于金属材料，不是有机高分子材料， 错误； B 、棉、麻、毛发、蚕丝等是最常见的天然纤维，正确； C 、纤维分为天然纤维和合成纤维，橡胶分为天然橡胶和合成橡胶，天然纤维、天然橡胶不属于有机合成材料，错误； D、塑料用品造成的白色污染不能利用焚烧法进行消除，因为焚烧会产生有害气体和烟尘，造成二次污染，错误。 故选B。 四、练习与应用 3．常用燃烧法测定有机物的组成，现取3g某有机物在足量的氧气中充分燃烧，生成8.8gCO2和5.4gH2O，则该有机物中（ ） A．只有C、H两种元素，不含有O元素 B．一定含有C、H两种元素，可能含有O元素 C．一定含有C、H、O三种元素 D．无法确定 四、练习与应用 A 【详解】生成的二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素均来自该有机物。碳元素质量的字母公式、代入数值和结果为2.4g 氢元素质量的字母公式、代入数值和结果为 两种元素的质量之和为 恰好等于有机物质量，说明该有机物只含碳、氢元素，故A符合题意。 故选A。 四、练习与应用 4．有机物有许多特性常应用到日常生活中去，以下关于有机物的说法，错误的是（ ） A．乙炔气体在氧气中燃烧可产生3000摄氏度的高温，可用于金属的焊接 B．很多的有机物都是良好的溶剂，如可以用汽油来清洗油渍 C．家用天然气的主要成分是甲烷，点燃甲烷时不需要验纯 D．羊毛、头发在燃烧的时候，可以闻到烧焦羽毛味，因为他们都含蛋白质 四、练习与应用 C 【详解】有机物：含碳化合物，除了碳酸、碳酸盐和碳的氧化物。 A、乙炔燃烧时温度较高，可用于乙炔焊焊接金属，说法正确，不符合题意； B、汽油能溶解油渍，可以用汽油来清洗油渍，说法正确，不符合题意； C、甲烷具有可燃性，当其中混有氧气，在点燃或加热时可能发生爆炸，在点燃前要先验纯，以防止发生爆炸，说法错误，符合题意； D、 蛋白质在灼烧时会有烧焦羽毛味，可知含有蛋白质的羊毛、头发在燃烧时会闻到烧焦羽毛味，说法正确，不符合题意。 故选C。 四、练习与应用 （1）A类常用的材料属于___________（选填“天然材料”或“合成材料”）区分涤纶和蚕丝的简单方法是___________________________________________________________________。 （2）B类本质上是吸收外界的热量，而非纺织品本身发热。维持体温的能量主要来自于人体细胞中发生的_______作用。 （3）石墨烯是由碳原子构成材料，C类产品在发热过程中是利用了石墨烯的_______性，实现电能转化为内能。 5．冬季，德绒发热、石墨烯黑金、远红外等宣传语铺天盖地。市面的“自发热”产品主要有3类，专家对此做出解读。 四、练习与应用 合成材料 灼烧闻气味，产生烧焦羽毛味的是蚕丝，有特殊气味的是涤纶 呼吸 导电 A类：当环境中水分子被纤维吸引结合后，分子动能降低，通过能量转换产生吸湿发热现象。材料一般以改性腈纶、涤纶为主。 B类：用热辐射吸收较好的材料形成远红外纤维，或将材料涂在表面。它能吸收环境或人体发出的热量，以远红外线的形式辐射出来。 C类：在面料中加入导电纤维，如石墨烯纤维等，外接电源对其充电，服装就会发热。 【详解】（1）根据题意，A类材料一般以改性腈纶、涤纶为主，属于合成材料；区分涤纶和蚕丝的简单方法是灼烧闻气味，产生烧焦羽毛味的是蚕丝，有特殊气味的是涤纶； （2）B类本质上是吸收外界的热量，而非纺织品本身发热。维持体温的能量主要来自于人体细胞中发生的呼吸作用； （3）石墨烯是由碳原子构成材料，C类产品在发热过程中是利用了石墨烯的导电性，实现电能转化为内能。 四、练习与应用 $