高中化学人教版 (2019)选择性必修3第五章 合成高分子本章综合与测试学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修3第五章 合成高分子本章综合与测试学案，共5页。学案主要包含了高分子的合成方法，高分子材料等内容，欢迎下载使用。

一、高分子的合成方法、结构特点和基本性质
二、高分子材料
主题：锂电池中有机溶剂的选择与合成
[项目情境]
某种锂离子电池的负极材料为石墨，正极材料为过渡金属氧化物，离子导体由锂盐掺杂在液态的有机溶剂中形成。电池在放电时，外电路中电子从负极移动到正极，内电路中锂离子通过有机溶剂的传导从负极移动到正极，形成闭合回路；充电时，内电路中锂离子同样通过有机溶剂的传导从正极移动到负极。因此优良的有机溶剂是保证锂离子电池的关键因素。
[探究过程]
探究一 离子导体材料中的新型有机溶剂的选择及结构特征
[资料1]
传统锂离子电池中一般使用LiClO、LiPF6、LiBF4等锂盐作为电解质，在酯类溶剂中有较好的溶解性。依据溶解性的要求，通常使用碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)中的一种或几种含酯基的混合物作为有机溶剂。
[资料2]
醚键的化学和电化学性质稳定，它能通过醚氧原子与锂离子之间不断地结合、分离而实现离子传导。例如，分子中有—CH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2O—、—CH2CH2OCH2CH2OCH2CH2O—等醚键结构单元的有机化合物，对锂盐均能起到良好的离子导体的作用。
[资料3]
电池工作时安全问题要重视，选择的有机溶剂是关键。性能稳定且为固态的具有交联结构的高分子能够满足安全要求。
根据上述三个资料，请思考探究下列问题。
(1)资料1、2中的酯基和醚键的作用是什么？
(2)为使锂离子电池正常工作，同时避免有机溶剂为液态时所带来的安全隐患，理想的离子导体材料中的有机溶剂应该具备哪些基本性能？
(3)小组合作，结合“资料卡片”提供的信息，讨论满足上述性能要求的有机溶剂的结构特点。
[提示](1)酯基的存在能够很好地提高有机溶剂对锂盐的溶解性，醚键的存在对锂离子传导具有很好的效果。
(2)同时具有溶解并传导锂离子两种基本性能。
(3)新型的有机溶剂应该是一种结构单元中有酯基、醚键的高分子。
探究二 新型有机溶剂的合成设计
[资料4]
根据锂离子电池中有机溶剂的选择思路，科学家提出以二缩三乙二醇二丙烯酸酯与丙烯酸丁酯的共聚物做有机溶剂基体，通过与锂盐复合可以形成良好的聚合物离子导体材料。
二缩三乙二醇二丙烯酸酯
已知有机反应信息如下：
根据资料4所提供的信息，以乙烯或丙烯为基础原料(其他无机试剂任选)，设计二缩三乙二醇和丙烯酸丁酯的合成路线，画出合成路线图。
(1)合成二缩三乙二醇。
(2)合成丙烯酸丁酯。
[提示]
[素养提升]
通过对锂离子电池中离子导体中新型有机材料的探究，提升了学生的“宏观辨识与微观探析、科学探究与证据推理”的核心素养。