学生见到“聚合物”就以为要背大堆名字,其实只需要判断一件事:单体有没有失去小分子。这一堂用两种反应把整章收窄成一条分岔。
本堂目标 学生能够:① 由单体结构判断是加成聚合还是缩合聚合,并讲出判准(有无失去小分子);② 画出聚乙烯、尼龙-6,6、PET 的重复单位;③ 由 Mr 与重复单位质量反算聚合度,并解释塑胶的处理问题。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 有机官能基 |
C=C 与 COOH |
可认出反应位点 |
| 摩尔与 Mr |
n = m / Mr |
单位 g/mol |
| 结构式画法 |
重复单位要加括号与 n |
两端要开放 |
02 课堂流程(50 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–10 分 |
分岔判断 |
有无失去小分子 |
加成 vs 缩合 |
| 10–22 分 |
加成聚合 |
乙烯 → 聚乙烯,n=5000 |
Mr = 140000 |
| 22–34 分 |
缩合聚合 |
己二酸 146 + 己二胺 116 |
单元 226 |
| 34–44 分 |
反算聚合度 |
PET Mr 24000 |
n = 125 |
| 44–48 分 |
塑胶与环境 |
可回收与不可回收 |
结构决定性质 |
| 48–50 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:先问一句:有无小分子离开
加成聚合:单体含 C=C,双键打开互相连接,没有任何原子离开,重复单位与单体的化学式相同。乙烯 C₂H₄ 聚合就是聚乙烯,重复单位 −CH₂−CH₂−。以 n = 5000 计,Mr = 28 × 5000 = 140000 g/mol,碳的质量百分比 85.7%,与单体一样 —— 这就是“没有东西离开”的证据。
缩合聚合:两个官能基反应,每连接一次失去一个小分子(通常 H₂O 或 HCl)。所以重复单位不是单体的总和,而是“总和减去小分子”。
这一条分岔判断,可以取代背 10 个反应名称。
要学生做:给四个单体(乙烯、氯乙烯、己二酸+己二胺、对苯二甲酸+乙二醇),分类并写一句理由。
第二幕:缩合聚合:重复单位要减水
尼龙-6,6:己二酸(Mr 146)+己二胺(Mr 116),每连接一次失去 2 个 H₂O(18 × 2 = 36),所以重复单位 = 146 + 116 − 36 = 226。
PET:对苯二甲酸(166)+乙二醇(62)− 2 × 18 = 192。若某 PET 样本 Mr = 24000,聚合度 n = 24000 ÷ 192 = 125。
要强调“2 个水”而不是 1 个:每个酯键释放一个水,一个重复单位有两个酯键。学生答 210 或 228,就是减错水的数目。
要学生做:由 Mr 反算 PVC 的聚合度(单元 62.5、Mr 62500 → 1000)。
第三幕:结构怎样决定用途与废弃
聚乙烯链无分支可紧密排列(高密度 PE)→ 硬、耐热,做水樽与水管;有分支排列松散(低密度 PE)→ 软,做保鲜膜。尼龙有氢键,强度高、吸水,做纤维;PET 有酯键,可水解,所以回收再制成纤维较可行。
焚烧含氯聚合物(如 PVC,单元 62.5、n 可达 1000)会产生氯化氢等酸性气体,需要洗涤设备;埋填则因为链长、微生物难分解而长期占地。
这一节不是背环保口号,而是把“结构 → 性质 → 处理方法”连成一条因果链,长题目就是考这条链。
要学生做:用两句讲出“为何 PET 比 PVC 容易回收”,必须提到化学键或元素。
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 分类 |
四个单体分类 |
先看有无 C=C 与官能基 |
加成 2/缩合 2 |
| 画重复单位 |
聚乙烯、尼龙-6,6 |
加成照抄、缩合减水 |
两端开放加 n |
| 计算 Mr |
n = 5000 |
单元 Mr × n |
140000 |
| 反算聚合度 |
PET Mr 24000 |
Mr ÷ 单元 Mr |
n = 125 |
合理性检查(一定要教):聚乙烯 Mr 140000 除以单体 28 得 5000,整数,合理;PET 得 125 也应接近整数。若算出 1250 或 12.5,就是小数点或单位出错。缩合单元 226 一定要细过两个单体之和 262,这是“失去小分子”的自我检查。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| 氯乙烯(Mr 62.5)聚合,n=800,Mr 多少? |
50,000 |
是否用单体 Mr 而非单元+水 |
| PET Mr 38,400,聚合度多少? |
200 |
是否先减水得 192 |
| 尼龙-6,6 的重复单位 Mr? |
226 |
有没有减两个水 |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| 缩合聚合忘记减水 |
尼龙单元写 262 |
“每形成一个酰胺键就少一个水,两个键就少两个。” |
| 重复单位两端没有开放 |
画成完整分子 |
“重复单位两头要伸出括号,否则代表分子已终止。” |
| 加成与缩合混淆 |
把 PE 写成 C₂H₄ − H₂O |
“PE 没有任何原子离开,Mr 同单体一模一样。” |
| 聚合度四舍五入方向错 |
125.4 答 125 但其实应取整 |
“聚合度系整数,计到 125.4 就代表数据或减水有错。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| 聚乙烯与尼龙,哪个是缩合聚合? |
尼龙 |
错=重讲第一幕分岔 |
| PET 单元 Mr?(酸 166、醇 62) |
192 |
错=重练减水 |
| PVC 单元 62.5、Mr 62,500,n 多少? |
1000 |
错两题以上=回到第二幕三步 |
09 导师常问
这一章适合哪个年级?
中六,DSE 化学“聚合物”与“工业化学”选修部分都用得上。
要背几多个聚合物名?
三个就够:PE(加成)、尼龙-6,6(缩合、酰胺)、PET(缩合、酯),其余用同一套判准推。
有无配套练习?
家课栏连到化学章节索引,可配有机化学与工业过程章节顺序排。
立即免费找导师导师登记 →
本页为 TutorZone 导师备课指引,内容由 TutorZone 团队编写;题目与流程为原创,并非任何学校或出版社的教材。