人教版九年级全册优秀教案第12单元课题3有机合成材料 13页

1 第十二单元 化学与生活 课题 3 有机合成材料 从容说课 本课题包括有机化合物和有机合成材料两部分内容。 第一部分有机化合物中的“活动与探究”是在学生已有知识的基础上设计的，学生通过填 写分析一些具体物质的化学式、组成元素和相对分子质量，自己归纳出有机化合物和无机化合 物的区别。同时，教材从有机化合物中原子之间的结合方式的不同说明了其数目异常庞大的原 因。 第二部分从学生的生活经验出发，主要介绍了常见的塑料、合成纤维和合成橡胶的性能和 用途，以及一些新型有机合成材料。目的是使学生充分认识化学与生活、生产的密切联系，以 及材料在人类社会的发展中所起到的巨大作用，提高学生的化学素养，这是本课题的重点。教 材还从结构与性质的密切关系的角度介绍了有机高分子化合物的结构特点和主要性质(热塑性 和热固性)。此外，教材还介绍了治理“白色污染”的途径和方法，以培养学生关注自然和社会 的责任感。 本课题教案紧紧围绕教材特点进行设计，同时注重了对学生视野的拓宽。教学目标 1．知识与技能 (1)了解有机化合物和有机高分子化合物的特点。 (2)知道塑料、合成纤维和合成橡胶的性能和用途。 2．过程与方法 (1)认识有机合成材料的发展对人类社会的进步所起的重要作用。 (2)能用变化与联系的观点分析化学现象和问题。 (3)能主动地与他人进行交流和讨论，并能清楚地表达自己的观点。 3．情感态度与价值观 (1)了解学习化学的重要价值。 (2)培养学生关注社会和人类生存环境的情感。 (3)增进学生对“事物是一分为二的”辩证唯物主义观点的认识。 教学重点 通过有机合成材料的教学，提高学生的化学素养。 教学难点 提高学生化学素养。 教学方法 探究、启发、实验、阅读、讲解、讨论等。 教具准备 投影仪和相关资料； 酒精灯、试管、试管夹、火柴； 2 聚乙烯塑料碎片、棉花、羊毛、木片、干草；的确良、尼龙、腈纶等合成纤维制品。 课时安排 1 课时 教学过程 [引言]从人们的衣食住行，到探索太空世界，都离不开材料。材料的应用和发展与人类社 会文明的进步紧密相连。 在日常生活中，我们用得最多的是有机合成材料。如塑料、合成橡胶、合成纤维等。有机 合成材料的诞生，结束了人类只能依靠天然材料的历史。 [板书]课题 3 有机合成材料 [过渡]到底什么是有机合成材料呢?要找到答案，首先必须知道什么是有机化合物。 [板书]一、有机化合物 [师]下面，我们就通过活动与探究来了解什么是有机化合物。 [活动与探究] [投影下表，请学生完成] 化合物 化学式 组成元素 相对分子质量 甲烷 CH4 C、H 16 乙醇 C2H5OH C、H、O 46 葡萄糖 C6H12O6 C、H、O 180 淀粉 (C6H10O5)n C、H、O 万到几十万 蛋白质 C、O、N 几万到几十万 硫酸 H2SO4 H、S、O 98 氢氧化钠 NaOH Na、O、H 40 氯化钠 NaCl Na、Cl 58.5 [注：上表可请一学生直接填写，也可由学生回答，教师填写] [根据上表讨论] 1．甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白质的组成元素有什么共同点? 3 2．甲烷、乙醇和葡萄糖的相对分子质量与淀粉和蛋白质的相对分子质量相比有什么不同? [学生讨论，并交流讨论结果] 1．甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白质中都有碳元素和氢元素。 2．甲烷、乙醇和葡萄糖的相对分子质量有确定数值，而淀粉和蛋白质的相对分子质量无固 定数值，且其数值从几万到几十万不等，比甲烷、乙醇和葡萄糖的相对分子质量要大得多。 [设问]已知甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白质都属有机物，那么，你觉得应该怎样来命 名有机物? [生]含有碳元素和氢元素的化合物就叫有机物。 [承接]已知 CCl4、CS2 也是有机物。那么，大家刚才的回答是否正确?你觉得应该怎样改进? [生]不正确。应该说含碳的化合物叫有机物。 [评价]大家回答得很好! [讲解]化合物主要有两大类：无机化合物和有机化合物。人们把像葡萄糖这类含碳的化合 物叫做有机化合物，简称有机物。 [板书]1．含碳的化合物叫有机化合物。 [解释]组成中不含碳元素的化合物一般叫做无机化合物，如水、氢氧化钠、食盐等。需要 注意的是，我们熟悉的一氧化碳、二氧化碳、碳酸钙等少数含碳化合物，由于它们的组成和性 质跟无机化合物很相似，故人们将它归到无机化合物中来研究。 [板书]CO、CO2、H2CO3、CaCO3 属于无机化合物。 [讲解]有机物的数目异常庞大。为什么会是这样呢?请大家看课本回答。 [学生看书后回答] 有机物除含有碳元素外，还可能含有氢、氧、氯、氮和磷等元素。在有机物中，碳原子不 但可以和氢、氧、氮等原子直接结合，而且碳原子之间还可以互相连接起来，形成碳链或碳环。 由于原子的排列方式不同，所表现出来的性质也就不同。因此，有机物的数目异常庞大。 [注：教师此时可用一有机分子模型进行演示：如可用一碳原子数为六的可拆装的烃的球棍 模型分别安装成直链、支链、环状等结构让学生观看，并指出若用氯原子换掉一个不同位置的 H 原子，便又是一种新的物质。这样，可使学生印象深刻] [讲解]有些有机物的相对分子质量比较小，如乙醇、葡萄糖等。通常称它们为小分子。有 些有机物的相对分子质量比较大。从几万到几十万，甚至高达几百万或更高，如淀粉、蛋白质 等。通常称它们为有机高分子化合物，简称有机高分子。 [板书]2．有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机物。 [过渡]用有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。如棉花、羊毛和天然橡胶等 就属于天然有机高分子材料。但由于天然有机高分子材料数量有限，远不能满足人口增长和社 会发展对有机高分子材料的需求。随着化学科学的发展，合成有机高分子材料应运而生，简称 合成材料。 [板书]二、有机合成材料 [讲解]有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重大突破。从此，人类摆脱了只能依靠 天然材料的历史，在改造大自然的进程中大大前进了一步。 4 合成材料品种很多，塑料、合成纤维、合成橡胶就是我们通常所说的三大合成材料。 [板书]三大合成材料：塑料、合成纤维和合成橡胶。 [讲解]由于合成材料的原料丰富易得、制造加工简单、性能干变万化，(如用石油产品、煤、 石灰石、水、空气等为原料，通过一系列的化学反应就可制得多种多样、性能各异的合成材料。) 所以，合成材料一经出现，便得到了广泛的应用。 [引导学生看图 12—13(塑料制品的应用范围)] [讲解]由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的，所以也常被称为聚合物。如聚乙 烯分子就是由成千上万个乙烯分子“手拉手”聚合而成的高分子化合物。 [引导学生看图 12—14(聚乙烯分子模型)] [转折]我们刚才看到的聚乙烯高分子，是很长的链状结构，但并不是所有的合成材料高分 子都是长链状的，有的还可以结合成网状。 [引导学生看图 12—15(高分子结构示意图)] [讲解]高分子的结构不一样，其形成物质的性质就不一样。如链状结构的聚乙烯塑料与网 状结构的酚醛塑料(俗称电木)的性质就不相同。 [学生做实验 12—1]加热聚乙烯塑料碎片。 现象：加热熔化、冷却后变成固体，再加热时又熔化。 [讲解]我们刚才观察到的塑料的这种性质叫热塑性。具有热塑性的塑料可反复加工，多次 使用，能制成薄膜、拉成丝或压制成所需的各种形状，用于工业、农业和日常生活等。 若我们给酚醛塑料加热，其只能烧焦而不能熔化，我们把这种性质叫热固性。 [板书]1．热塑性塑料和热固性塑料 [讨论]装食品用的聚乙烯塑料应如何封口?电木插座破裂后能否热修补? [讨论结果]因聚乙烯塑料有热塑性，故可用加热的方法进行封口；因电木插座具有热固性， 故不能进行热修补。 [介绍]塑料的品种很多，用途也各不相同。 [投影或发放资料] 几种常见塑料的性能和用途 名称 性能 用途 制品 聚丙烯 机械强度好，电绝缘性 好，耐化学腐蚀，质轻， 无毒 耐油性差，低温发脆，容 易老化 可制薄膜、口常用品、管 道、包装材料等 5 聚苯乙烯 电绝缘性好，透光性好， 耐水、耐化学腐蚀，无毒 室温下硬、脆，温度较高 时变软，耐溶剂性差 可制高频绝缘材料，电 视、雷达部件，医疗卫生 用具，还可制成泡沫塑料 用于防震、防湿、隔音、 包装垫材等 聚甲基丙烯 酸甲酯（有 机玻璃） 透光性好，质轻，耐水， 耐酸、碱，抗霉，易加工 耐磨性较差，能 溶于有机溶剂 可制飞机、汽车用玻璃， 光学仪器，医疗器械等 酚醛塑料 （俗称电 木） 绝缘性好，耐热，抗水 可制电工器材、汽车部 件、涂料、日常用品等， 用玻璃纤维增强的酚醛 塑料可用于宇航领域 聚四氟乙烯 耐低温、高温、耐化学腐 蚀，耐溶剂性好，电绝缘 性好，加工困难 可制电气、航空、化学、 医药、冷冻等工业的耐腐 蚀、耐高温，耐低温的制 品 [讲解]聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料是我们使用最多的塑料。 [过渡]高分子材料中的纤维有天然纤维和合成纤维之分。 [展示]棉花、羊毛、木片、干草。 [讲述]以上这些物质都是天然纤维，它们可以制成棉布、纯毛线、纸张等。它们透气性好， 吸水性也好，但它们易缩水，易被虫蛀。 [展示]的确良、尼龙、腈纶等合成纤维制品。 [讲解]以上物品属合成纤维制品，它们最明显的优点是：强度高、弹性好、耐磨、耐化学 腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水。缺点是：吸水性、透气性差。 [设问]我们穿的衣服通常是由纤维织成的。我们怎样才能穿上既舒适又挺脱的衣服呢? [生]可用天然纤维和合成纤维进行混合纺织。 [师]很正确。这也是商店里的时髦衣物多为混纺织品的缘故。 [板书]2．天然纤维和合成纤维混合纺织的纺织品。 [请学生阅读 P102 资料：认识服装的标签] [补充]合成纤维除了供人类穿着外，在生产和国防上也有很多用途。例如，尼龙可以制降 落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。 6 随着新兴科学技术的发展，近年来还出现了许多具有某些特殊性能的特种合成纤维，如芳 纶纤维、碳纤维、耐辐射纤维、光导纤维和防火纤维等。 [过渡]橡胶也是人们生活和工业生产中不可缺少的材料。最初人们从橡胶树、橡胶草等植 物中获得天然橡胶。随着工业的发展对橡胶需求的不断增长，人们在了解了天然橡胶分子的组 成和结构后。进行仿照，并用化学方法人工合成了橡胶，即合成橡胶。 [板书]3．合成橡胶 [设问]合成橡胶的出现是人类向自然学习取得的成果。与天然橡胶相比，合成橡胶有哪些 优点呢? [学生看书后问答]具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能。 [承接]正因为如此，合成橡胶广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。 [引导学生看课本图 12—2(合成橡胶的用途)] [转折]合成材料的应用与发展，大大方便了人类的生活。但是，合成材料废弃物的急剧增 加也带来了环境问题，废弃塑料带来的“白色污染”尤为严重。这是因为大部分塑料在自然环 境中很难降解，长期堆积会破坏土壤，污染地下水，危害海洋生物的生存；而且如果焚烧含氯 塑料会产生有毒的氯化氢气体，从而对空气造成污染。 [引导学生看课本图 12—22(塑料垃圾对大自然的污染)] [板书]三、白色污染 [投影资料]1．白色污染 大量的废旧农用薄膜、包装用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具(以下统称为塑料包装物) 在使用后被抛弃在环境中，给景观和生态环境带来很大破坏。由于废旧塑料包装物大多呈白色， 因此造成的环境污染被称为“白色污染”。 2．“白色污染”的现状及其危害 塑料的使用仅有近百年历史。我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。1995 年，我 国塑料消费总量约 1100 万吨，其中包装用塑料达 211 万吨。“白色污染”问题在我国已相当严 重。 塑料是高分子聚合物，不易降解，一般需数百年才能有效分解，因此造成污染公害。“白 色污染”的主要危害在于“视觉污染”和“潜在危害”。“视觉污染”——遗弃的塑料制品， 随处可见，是造成环境脏、乱、差的一个重要原因，由此造成“视觉污染”。“潜在危害”—— 危害人体健康、影响农作物生长、危及动物安全。散落在江河湖及田野的废塑料碎片被动物及 水生物误食，会导致生病、死亡。 混入生活垃圾中的废旧塑料物品很难处理：填埋处理将会长期占用土地，混有塑料的生活 垃圾不适用于堆肥处理，分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用。 [过渡]由此可见，“白色污染”问题是人类亟待解决的一个问题。那么，我们应该从哪些 方面着手来解决“白色污染”呢? [板书]四、防止白色污染的措施 [请学生看书回答] 方法有：1．减少使用不必要的塑料制品，如用布袋代替塑料袋等； 2．重复使用某些塑料制品如塑料袋、塑料盒等； 7 3．使用一些新型的、可降解的塑料，如微生物降解塑料和光降解塑料等： 4．回收各种废弃塑料。 [讲解]减少使用、加强回收、使用可降解塑料是目前治理“白色污染”的主要措施。 回收废弃塑料是非常重复的，因为塑料回收不仅可以减少废弃塑料的数量，而且节约资源。 但塑料分类是回收和再利用的一大障碍，因为不同种类的塑料，其再利用的途径是不同的。 [设问]我们应该怎样解决这个困难呢? [引导学生看课本有关内容及图 12—24 和表 12—4] [讲解]从改进塑料的配方和生产工艺入手，研制新型的可降解塑料，是治理“白色污染” 的最有前景的措施。 [引导学生看课本图 12—23(可降解塑料的降解过程)] [投影资料] 可降解塑料 可降解塑料是指在较短的时间内、在自然界的条件下能够自行降解的塑料。 可降解塑料一般分为四大类：(1)光降解塑料——在塑料中掺入光敏剂，在日照下使塑料逐 渐分解掉。它属于较早的一代降解塑料，其缺点是降解时间因日照和气候变化难以预测，因而 无法控制降解时间；(2)生物降解塑料——指在自然界微生物(如细菌、霉菌和藻类)的作用下， 可完全分解为低分子化合物的塑料。其特点是贮存运输方便，只要保持干燥，不需避光，应用 范围广，不但可以用于农用地膜、包装袋，而且广泛用于医药领域；(3)光一生物降解塑料—— 光降解和微生物降解相结合的一类塑料，它同时具有光和微生物降解塑料的特点；(4)水降解塑 料——在塑料中添加吸水性物质，用完后弃于水中即能溶解掉，主要用于医药卫生用具方面(如 医用手套等)，便于销毁和消毒处理。在四种降解塑料中，生物降解塑料随着现代生物技术的发 展越来越受到重视，成为研究开发的新一代热点。 [过渡]近年来，为了解决使用合成材料带来的环境问题，新型有机合成材料逐渐向对环境 友好的方向发展。此外，为满足计算机，生物工程、海洋工程和航空航天工业等尖端技术发展 的需要，人们还研制出了许多新型有机合成材料。 [板书]五、新型有机合成材料。 资料 1．高分子分离膜 高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。它的特点是能够有选择地 让某些物质通过，而把另外一些物质分离掉。这类分离膜广泛应用于生活污水、工业废水等废 液处理以及回收废液中的有用成分，特别是在海水和苦咸水的淡化方面已经实现了工业化。在 食品工业中，分离膜可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒等，分离时不需要加热，并可保 持食品原有的风味。未来的高分子膜不仅可以用在物质的分离上，而且还能用在各种能量的转 换上，如传感膜能够把化学能转换成电能，热电膜能够把热能转换成电能等。这种新的高分子 膜为缓解能源和资源的不足，解决环境污染问题带来希望。 2．医用高分子概况 生物医学高分子简称医用高分子，是一类令人瞩目的功能高分于材料。它已渗入到医学和 生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。特别是直接与体液接触的或可植入体内的所 8 谓“生物材料”，它们必须无毒，有良好的生物相容性和稳定性，有足够的机械强度，而且易 于加工、消毒。 医用高分子材料制品种类繁多。从天灵盖到脚趾骨，从内脏到皮肤，从血液到五官都已有 人工的高分子代用品。与此同时，高分子药物及固定化酶、人工细胞、标记细胞、免疫吸附剂 等也在迅速发展。目前全世界每年生产的医用高分子材料包括医疗用品在内多达 800 万吨，价 值 30 亿美元。 3．导电塑料 20 世纪 70 年代的一天，日本的一位科学家在实验室里，用常规方法获得一种具有金属光 泽的银灰色薄膜。按经验，用同样方法得到的应当是聚乙炔黑色粉末。他觉得奇怪，于是就回 过头来检查他的实验过程有没有差错，结果发现添加的催化剂比规定数量多出了 1000 多倍。测 试结果显示这种产物确实是聚乙炔塑料，但它能够导电。就这样，导电塑料在这次意外的操作 中诞生了。 随后，科学家们对导电塑料进行了深入研究，制造出可以应用的导电塑料。2000 年，Alan J.Hecger(艾伦·J·黑格，荚国物理学家)、Alan G．Macdiamid(艾伦·G·马克迪亚米德，美 国化学家)和白川因树(日本化学家)因发现了导电塑料而获得了诺贝尔化学奖。 目前，美国已经用导电塑料代替半导体材料制造出太阳能电池，还试验用导电塑料作蓄电 池的电极材料。如果把导电塑料作为电极材料应用到汽车蓄电瓶里，可以把蓄电瓶的重量由 15kg 降至 2kg，并且能够反复充电 1000 次以上，大大延长蓄电瓶的使用寿命。瑞士还用导电塑 料制成印刷电路板，并已经应用到中小型计算机中，使用效果良好，成本只有钢印刷电路板的 40％。英国和加拿大则把导电塑料用到电子玩具、电子游戏机、电视机和其他普通电器上，都 明显地降低了产品成本。最近，日本一家公司用导电塑料制成了晶体管，取得了突破性进展。 导电塑料兼具塑料和金属的优点，密度比金属小得多，不需要冶炼，也不需要在高温条件 下加工，而制取导电塑料的资源也十分丰富，造价低廉。因此，导电塑抖的出现将会给 21 世纪 的材料科学带来新的生机。 4．复合材料 复合材料是将两种或两种以上的材料复合成一体形成的材料。复合材料集中了组成材料的 优点，并避免了组成材料的弱点，其既能充分利用资源，又能节约能源。 因此世界各国都把复 合材料作为大有发展前途的一类新型材料来研究。 由于复合材料一般具有强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等优异性能，在综合性能上超过 了单一材料，因此宇航工业就成了复合材料的重要应用领域。我们知道，质量对于飞机、导弹、 火箭、人造卫星、宇宙飞船来说是一个非常重要的因素。有的导弹的质量每减少 1 kg，它的射 程就可以增加几千米。而且这些航天飞行器还要经受超高温、超高强度和温度剧烈变化等特殊 条件的考验，所以，复合材料就成为理想的宇航材料，它的发展趋势从小部件扩大到大部件， 从简单部件扩大到复杂部件，成为宇宙航空业发展的关键所在。另外，复合材料在汽车工业、 机械工业、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也十分广阔。 [小结]通过本课题的学习，我们知道了什么叫有机物和有机合成材料。并知道有机合成材 料不管是现在，还是在将来对我们都很重要。 [布置作业] 1．收集一些服装的标签，查看服装面料的纤维种类。 2．了解不同纤维制成的服装在洗涤熨烫时的注意事项。 9 3．为“使用塑料的利与弊”辩论赛准备资料。 4．家庭小实验。 板书设计 课题 3 有机合成材料 一、有机化合物 1．含碳的化合物叫有机化合物。 2．有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机物。 二、有机合成材料 三大合成材料：塑料、合成纤维和合成橡胶。 1．热塑性塑料和热固性塑料。 2．天然纤维和合成纤维混合纺织的混纺织品。 3．合成橡胶。 三、白色污染 四、防止白色污染的措施 五、新型有机合成材料 备课资料 1．新材料衣服 “鲨鱼皮”泳衣 各种各样的新材料已经越来越多地走进人们的日常生活。在 2000 年悉尼奥运会上，“鲨鱼 皮”泳衣、“金色”跑鞋和“超级自行车”等新材料制成的运动器材帮助运动员取得了优异的 成绩。其中澳大利亚游泳明星索普穿的鲨鱼皮泳衣尤为引入注目，那么这种泳衣的秘密何在呢? 英国和日本联合开发小组的科研人员发现，鲨鱼能在水中迅速游动的秘密就在于鲨鱼皮肤 上的齿状突起。这些齿状突起相当于小型的水囊，鲨鱼在游动时，水囊能够有序地引导周围的 水向同一方向流动，令鲨鱼更为舒畅、省力地在水中游弋。根据鲨鱼皮肤的特性，科学家们以 硅酮树脂薄膜等新型高科技产品为材料制成连体泳衣。这种连体泳衣具有极强的弹性和伸展力， 能更好地束紧人体外形，压缩肌肉，减少人体肌肉在水中的颤动，而这种颤动正是泳手们在比 赛中力量损耗的主要原因，也是疲劳的主要诱因。 经过不断试验和改良，专家们最终将泳装定型为从手腕至脚踝全部包起来的形式。 一些参与试验的选手在试穿新式泳衣后，都认为游泳时好像感觉不到水的存在，做起动作 来很轻松，而且可以防止肌肉颤动，不容易感到疲劳。 据验证，穿着“鲨鱼皮”在比赛中可比穿着普通泳衣减少 7．5％的水阻力，可将一般选手 的平均成绩提高 3％左右。 在 2000 年的泛太平洋游泳锦标赛中，共诞生了 12 项世界纪录，破纪录幅度超过历届泛太 平洋锦标赛和 1994 年罗马世锦赛，其中破纪录者半数以上身着“鲨鱼皮”。在悉尼奥运会的澳 大利亚游泳选拔赛上，新式泳衣出尽了风头。名将索普身着这种长及手腕、脚踝的新型泳衣， 一举打破了男子 400 米自由泳世界纪录接着他又连续两次打破世界纪录。纵观比赛，进入决赛 的选手大部分都穿着式样有别的新式“鲨鱼皮”泳衣。看来新材料还真的挺管用。 10 防弹衣 我们再来看看 20 世纪 70 年代，美国杜邦公司研制成功的一种凯夫拉纤维。它具有坚韧耐 磨、刚柔相济、刀枪不入的本领。投放市场以后，很快受到各国军事部门的青睐。用它来制造 胸甲、避弹衣、钢盔、刚性装甲等，被誉为“防弹新秀“装甲卫士”。 凯夫拉纤维的优点很多，抗拉强度高，比重小，在-70℃～180℃的温度之间，性能无重大 改变；不燃烧，不熔化，在温度高达 500℃时才开始碳化；不导电；抗腐蚀力强。但它也有缺 点，容易受紫外线辐射的影响，被水浸透后会严重损害防弹的性能。 柔软、坚韧的凯夫拉，是制作避弹衣的好材料。目前，国际上应用得最广的防弹布是 964 型防弹布。它用凯夫拉纤维织成，每一根线由 666 根纤维丝合成。同锦纶、聚酯和玻璃纤维比 较，如果重量相同，凯夫拉的防弹能力是它们的两三倍，钢的 5 倍，而且经久耐用，不易老化。 用凯夫拉纤维编织成的胸甲，比其他种类的胸甲，结构更缜密、紧凑、层数多，防护力更 强。 在战场上，土兵们遭到伤亡威胁最大的是弹片，约占伤亡率的 75％，而子弹造成的伤亡只 占 25％。用凯夫拉替代尼龙和玻璃纤维来制造避弹衣，可以使避弹衣的重量减轻 1／2，而且更 加柔软。在单位面积相同的情况下，它的防护力至少可增加 1 倍。在防弹衣里面的肝、脾、脊 骨等位置，衬一层特种陶瓷板，可做成“衬里避弹衣”。陶瓷板能使弹丸偏离或粉碎，加上凯 夫拉能吸收弹丸 60％的能量，所以这种防弹衣能起较好的防护作用。 凯夫拉纤维重量轻，防护力强，又是制造钢盔的好材料。用它来制造警察、装甲车乘员、 飞行员戴的钢盔，能承受 400 米／秒的弹丸的打击，还能防震和抵御榴霰弹的弹片。用凯夫拉 做衬垫的钢盔，更贴近头部，让使用者更加舒适。据报道，美国地面部队单兵装甲系统的避弹 衣和钢盔能保护人体大部分的关键部位，使伤亡人数减少 1/3。 坦克、装甲车既要坚固，又要轻快。凯夫拉层压薄板经得起反复的撞击，具有比玻璃钢更 优越的性能，是钢、铝、玻璃钢装甲的理想代用品。 凯夫拉层压薄板掺进了聚酯、乙烯树脂、酚醛树脂，可用来制造结构装甲和添加装甲。它 还能代替铝或玻璃钢来制造导弹发射具、鱼雷发射管和军舰上的雷达天线罩等。 凯夫拉纤维是军事领域里绽开的一朵奇葩，它不仅在战场上能拯救成千上万士兵的生命， 而且为现代大型武器轻型化提供了可能性。 在军舰上，用凯夫拉制造炮塔可大大减轻炮身重量，使炮身容易旋转，避免共振。把它应 用在轻型装甲车或重型坦克上，可以保护发动机，增加乘员的生存机会。在机动掩蔽部里，它 用作装甲衬里，可以提高对弹片和爆炸气浪的防护力和抗高温能力。 宇宙服 “阿波罗”飞船中宇航员穿的，是用既耐火又能高效反射热能的纺织材料做成的。这种宇 宙服要用 8 层“布料”来缝制，却只有 5．7 千克重，其中一层是用超细玻璃纱织成的，然后再 在衣料外面涂一层泰弗隆——四氟乙烯涂料；一层是聚苯并咪唑——芳纶耐火纤维材料，还有 一层保暖而透气的内衬夹层，它既可保持衬里的干燥，又可隔离外部的热——这种隔层材料， 每平方毫米上竟有 1400 多万个微孔，可以排出人体的水蒸气和热量。 防火衣 宇宙服这种尖端技术，已移植到民用品生产上。例如，用这种材料已制成防火衣，供消防 人员、劳动保护人员穿着。人们穿上这种衣服，在熊熊烈火中，不会受到丝毫损伤。每年，许 11 多国家都要举行汽车大赛。汽车飞快奔驰，常常因碰撞损坏起火。现在，赛车运动员和拦车栅 的服务人员穿上杜瑞特运动服——一种氟化化学纤维制作的运动服，可以减少被火烧伤的危险。 近来研制出一种不怕火烧的衣服。它是特制的腈纶，是由丙烯腈、偏氯乙烯的共聚物和其 他变性剂制成的。 另一种耐火服，它是用聚氯乙烯和羊毛纤维混纺，在聚硅氧烷纤维上织成，能耐 1100℃的 高温。 防水服 在海水下作业时，潜水员会遇到压力大和温度低的困难，离海面越深，压力越大。长期在 水下实验室、水中观测站工作，或者进行潜水操作的人，要穿一种能保持一定温湿度、能防潮 拒水的工作服。这是以一种可凋节温湿的纤维织物、在底布上涂上几层既透气又防水的聚四氟 乙烯薄膜制成的新颖工作服。这种衣服的衣料虽然只有 30 微米厚，却能起到 10 毫米厚的一般 保温材料的作用。潜水员在潜水衣里面套上这种工作服，不但可以延长工作时间，而且能潜入 更深的海区。 防寒服 美国有家纤维公司用一种新型的绝热材料制成的防寒衣服，又轻、又薄、又柔软，又暖和。 这种衣服的布料是用聚丙烯和聚酯两种纤维混合纺织成的。纤维很细，100 根合在一起，也只 有一根头发丝粗。衣服很薄，但保温绝热性能却很好，连羽绒衣服也会逊色呢! 瑞士布罗斯城一家服装商店设计制造的一种“气候服装”就更好啦!这种衣服一共分 4 层， 从贴身的一层往外数：第一层用纤细的合成纤维组成，富有弹性，通气透汗，不易潮湿，穿着 舒服；第二层是用棉布料制作的，上面有密密的网格，散热快，使里面的温度不高；第三层用 绝热材料制作，能够保温绝热；第四层，是用来挡冬天的寒风的。 这种衣服特别适宜于冬天露天作业的工人和滑冰、滑雪运动员穿着。当人们活动的时候， 身体冒出汗气，很快通透，散热快，使里面温度不会升得很高。如果活动停下来，由于这种衣 服能保温，人也不会感到冷。 我国用一种最新型的衣料——PU 泡沫布缝制成的男女服装，前些年在香港展出时受到欢 迎。这种衣服保暖性能好，比羊毛和棉花保暖性高 4 倍，而重量只有羊毛的 1／2。PU 泡沫布是 一种新型的泡沫复合衣料，一般用轻质聚氨酯泡沫和涤棉细纺布、锦纶或针织涤纶布等粘结复 合而成。它可以做秋、冬外套衣料，还可以用来制作防寒手套、保健旅游鞋等。用它做的风衣 只有几两重，并且衣料富有弹性，手感柔软。 2．用“不粘锅”煎烤食物时为什么不粘锅? 如果有人问你，世界上什么东西最光滑?也许你会回答说：玻璃。是的，在日常所见的各种 材料中，玻璃的确是相当光滑的了。可是如果将玻璃的表面放大几千倍，那么你就会发现：玻 璃的表面实际上也还是毛糙的。后来发现，某些硅树脂形成的薄膜，它的光滑程度远胜过玻璃， 在玻璃上涂上一层硅树脂，就可以使玻璃的表面变得更光滑。 不过还有比硅树脂更光滑的材料，那就是大名鼎鼎的聚四氟乙烯塑料。这种塑料被誉为“世 界上最光滑的材料”。它究竟光滑到什么程度呢?将一块用聚四氟乙烯塑料制成的织物，如果将 它放在桌上，只要有一小角悬出，那么整块织物就会慢慢的滑到地上。织物的小角悬出所产生 的重力原是微不足道的，可是它已经能够战胜织物和桌面之间的摩擦力，使织物“溜”到地上 了。 12 这种光滑非凡的塑料，有许多巧妙的用途。比如它可以做成不需要加润滑油的轴承。又如 面粉，化肥、砂糖等通过管道装入袋中时，如果在管道的内部贴上一层用这种塑料制成的织物， 那么这些粉状或粒状的物质就会流动得更快。滑雪爱好者也看上了这种塑料，他们在滑雪板上 贴上一层这种塑料，滑雪时就会变得更轻松，速度也大大提高了。 市场上出现的一种所谓“不粘锅”，其实就是在铝锅的内部，敷上一层四氟乙烯塑料。这 种锅的最大优点是：用它煎烤食物时，你决不会担心食物会在锅上，用完之后，只要用水一冲 洗，它就光洁如新了。 也许有人会担心，这种塑料能经受得起煎烤食物的高温吗?它会不会和食物中的某些成分发 生化学变化?这种担心是多余的。原来聚四氟乙烯塑料除光滑外，稳定和耐热也是十分著名的， 不要说食物，就是许多活泼非凡的化学试剂，它都“不加理睬”。普通塑料在 120℃左右就会 软化，可是聚四氟乙烯塑料却能耐 200℃以上的温度，它还耐-260℃低温，因此用它做锅的内 垫是完全可以胜任的。 由于聚四氟乙烯既耐较高温度，又耐低温，既耐化学腐蚀，又光滑有一定机械强度，性能 优良，被称为“塑料之王”。因此在化学工业，半导体工业、超低温研究，火箭技术等领域都 有广泛的应用。 3．白色垃圾百年难题 随着快餐盒、塑料袋、农用地膜的广泛应用，“白色污染”已经成灾!马路旁、草丛间、街 头巷尾比比皆是，一道道“白色风景线”已成为环境污染的一大景观。各大中城市都普遍形成 了严重的白色污染。 塑料制品造成的“白色污染”是随着市场经济发展而出现的一种新的环境“公害”。在南 非，“白色污染”非常严重，大风吹过，树木上经常挂满了塑料袋，居民还以为是下雪了。 在中国，据有关部门对一些城市的抽样调查，在家生火做饭的居民，每户每天均要扔掉二 至五个糖果、食品垃圾袋，而光是每年扔弃在铁路沿线的塑料快餐盒就达 8 亿多只，加上城市 快餐业的发展，每年废弃量达 100 亿只之多，其中只 80％以上未经回收，被大量地散落在环境 中，重量在 8 万吨以上。在垃圾中废弃塑料所占比例；1990 年仅 4％，1994 年已达 10％，1995 年猛增到 14％，农业地膜的使用也是有增无减，可见，造成“白色污染”的这种污染源，是绝 对不能低估的。 我国泡沫餐具的生产和使用量极大，食品包装、购物买菜的塑料袋使用数量也是惊人的。 据粗略估计，20 世纪我国的白色垃圾大约有 800 多万吨。塑料制品是所有生活废弃物中最难处 理的部分之一，也一直是一个世界性的难题。大家知道，作为一种石油化工原料生产的塑料包 装物，它包含有聚氯乙烯、聚丙乙烯等主要成分，相对分子质量达 2 万以上，只有相对分质量 降低到 2000 以下，才能被自然环境中的微生物所利用，变成水和其他有机质。而这一过程需要 200 年。有专家曾做过实验，塑料埋在土里，在 50 年内不易腐烂，它对土质和农作物的生长带 来危害。如果聚集起来用火烧，它即刻浓烟滚滚，释放出大量的二氧化碳、二氧化硫以及其他 有毒气体，散布在空气中。造成空气严重污染。据介绍，一支烟产生的烟雾需要 20 立方米的稀 释空气量，而 100 克塑料燃烧产生的烟雾是一支烟的 100 倍，那么所需要的稀释空气量为 2000 立方米。由于我国对废塑料包装物的回收利用不尽如人意，所以环卫工人只好整年将它和垃圾 埋在土里、或是用火烧掉。这种不科学的处理方法，将给人类的生态环境带来潜伏的隐患。如 果将其填埋，将会影响农作物吸收养分和水分，导致减产；对其焚烧会释放出多种有毒化学气 体，其中有一种叫二恶英的化合物，毒性极大，即使在摄入很小量的情况下，也能使鸟类和鱼 类出现畸形和死亡，对生态环境造成破坏，同时对人也有很大危害。大量散落的塑料还容易造 13 成动物误食致死，北京南苑的麇鹿因误食附近垃圾场飞入的塑料袋而死于非命。塑料易成团成 捆，它甚至能堵塞水流，造成水利设施、城市设施故障，酿成灾害。 很多年来，尽管不少城市严令禁止使用一次性难降解塑料包装物，“白色污染”仍不能得 到有效控制，无法计量的塑料袋碎片在风中飘舞，像一面面破旗在向人类抗争!有人认为要消除 “白色污染”必须在禁止一次性难降解塑料包装品的同时大力发展其替代产品，即以纸代塑和 生产可降解塑料制品。台湾开发出利用石油的副产品聚丙烯生产的一种环保合成纸，就是一个 很有益的尝试。遗憾的是，大多数纸制品和可降解塑料制品都不尽如人意，无论在品质上还是 在价格上都不能与塑料制品竞争。在市场经济条件下，行政命令未必比市场杠杆更奏效。 更何况，替代产品并没有解决环保意义上的根本问题。比如，以纸代塑，我国森林资源并 不丰富，而造纸需消耗大量木材，大量用纸会造成资源短缺，同时造纸过程中也会带来水污染 问题。 标本兼治是解决问题的最好办法、专家认为，一方面应及时有效地处理既生垃圾，另一方 面用能降解、易降解的制品代替塑料。1998 年 11 月，一种以秸秆做成的一次性餐具首次摆上 了北京百盛购物中心的快餐桌。这种餐具不但安全卫生，而且一次性使用后人土即为肥料，入 水可成为鱼饲料。弃置路边，几天后就随风而去了。在 1998 年 12 月 13 日的“绿色一次性餐具 交流会”上，100 多家企业展示了他们用稻壳、纸浆、淀粉等为原料制作的餐具。一种生物全 降解一次性快餐盒经北京一轻研究所 30 多名研究人员近三年的研究，已通过检测。测试证实， 该餐盒使用后暴露在大自然中，40 天内全部变为水和二氧化碳。这种餐盒以淀粉(玉米、木薯 淀粉)为原料，加入一年生植物纤维粉和生物防水胶喷注到模具内加热发泡成型。各种新生的替 代产品正处在起步阶段，但尚未达到大规模生产推广的水平。 另外，民众的环境保护意识仍然比较落后，这其实是阻碍白色污染治理的一个重要因素。 治理白色垃圾的第一步就是垃圾分装，这只有在大多数人的自觉环保意识建立起来之后才有望 进行。所以，治理白色污染的最重要一点是提高每个人的环保意识。因为白色垃圾需要百年以 上的时间才可以在自然界自然降解，所以解决它的污染问题真的可以称做百年难题。 其他国家也在采取各种措施解决这个难题。比如爱尔兰政府开始征收塑料袋税，每个塑料 袋 9 便士，这个方法极为有效，爱尔兰的塑料袋使用量降低了 90％。连锁超市 Co—op 是英国 第一家提供 100％可降解材料的公司，它所提供的 2／3 的 Co—op 袋由可降解的材料制成。预 计到 2004 年，所有的 Co—op 购物袋将告别“塑料时代”。目前，其他国家也在仿效该方案， 为“最糟糕的发明”做补救工作。我们衷心希望消除白色污染不是一个百年难题。 年级 初三 学科 化学 版本 期数 内容标题 有机合成材料 分类索引号 G.623.2 分类索引描述 教学法 主题词 有机合成材料 栏目名称 教案精选 供稿老师 审稿老师 录入 一校 二校 审核