《微項(xiàng)目 改進(jìn)手機(jī)電池中的離子導(dǎo)體材料》參考課件

微項(xiàng)目：改進(jìn)手機(jī)電池中的離子導(dǎo)體材料——有機(jī)合成在新型材料研發(fā)中的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過設(shè)計(jì)手機(jī)新型電池中的離子導(dǎo)體材料，將研究材料性能問題轉(zhuǎn)化為研究有機(jī)化合物的性質(zhì)問題，聚焦有機(jī)化合物的功能基團(tuán)，設(shè)計(jì)高分子化合物的分子結(jié)構(gòu)，建立從化學(xué)視角分析、解決材料問題的思路和方法。2.合理應(yīng)用逆推法和正推法設(shè)計(jì)有機(jī)材料的合成路線。并通過合成路線的選擇和評(píng)價(jià)活動(dòng)，體會(huì)官能團(tuán)的保護(hù)、“綠色化學(xué)”等思想。項(xiàng)目知識(shí)背景：鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)：鋰離子電池因其工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量高、無污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為目前市場(chǎng)上手機(jī)電池的首選。鋰離子電池的缺點(diǎn)：傳統(tǒng)鋰離子電池中所用的離子導(dǎo)體多為液態(tài)，易發(fā)生泄露、爆炸等危險(xiǎn)，安全性低。因此，研究人員不斷嘗試對(duì)離子導(dǎo)體材料進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。項(xiàng)目活動(dòng)1設(shè)計(jì)手機(jī)新型電池中離子導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)鋰離子電池的工作原理

負(fù)極材料為石墨，正極材料為過渡金屬氧化物，離子導(dǎo)體由鋰鹽摻雜在液態(tài)的有機(jī)溶劑中形成。

電池在放電時(shí)，外電路中電子從負(fù)極移動(dòng)到正極，內(nèi)電路中鋰離子通過有機(jī)溶劑的傳導(dǎo)從負(fù)極移動(dòng)到正極，形成閉合回路；充電時(shí)，內(nèi)電路中鋰離子同樣通過有機(jī)溶劑的傳導(dǎo)從正極移動(dòng)到負(fù)極。思考活動(dòng)1、閱讀課本第147頁《資料卡片》，如果你是一名電池設(shè)計(jì)師，請(qǐng)嘗試思考、解決下列問題。⑴為使鋰離子電池正常工作，同時(shí)避免有機(jī)溶劑為液態(tài)時(shí)帶來的安全隱患，理想的離子導(dǎo)體材料中的有機(jī)溶劑應(yīng)該具備哪些基本性能？⑵結(jié)合資料中提供的信息，討論滿足上述性能要求的有機(jī)溶劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，寫出滿足上述性能要求的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，并交流討論。①溶解并傳導(dǎo)鋰離子②性能穩(wěn)定且為固態(tài)①溶解并傳導(dǎo)鋰離子：酯基的存在能很好地提高有機(jī)溶劑對(duì)鋰鹽的溶解性，醚鍵的存在對(duì)鋰離子的傳導(dǎo)具有很好的效果。所以，新型的有機(jī)溶劑應(yīng)該是一種結(jié)構(gòu)單元中有酯基、醚鍵的高分子。②性能穩(wěn)定且為固態(tài)：具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子滿足要求。⑴滿足上述性能要求的有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)是是一種結(jié)構(gòu)單元中有酯基、醚鍵的具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的高分子。討論匯報(bào)：⑵我國(guó)科學(xué)家提出以二縮三乙二醇二丙烯酸酯與丙烯酸丁酯的共聚物做有機(jī)溶劑的基體，通過與鋰鹽復(fù)合可以形成良好的聚合物離子導(dǎo)體材料，將固態(tài)新型聚合物鋰離子電池的發(fā)展向前推進(jìn)了一步。項(xiàng)目活動(dòng)2合成離子導(dǎo)體材料中有機(jī)溶劑的單體——二縮三乙二醇二丙烯酸酯與丙烯酸丁酯小組思考活動(dòng)1、利用已有的有機(jī)合成知識(shí)及課本第148頁《資料卡片》所提供的反應(yīng)信息，以乙烯或丙烯為基礎(chǔ)原料（其他無機(jī)試劑任選），設(shè)計(jì)二縮三乙二醇二丙烯酸酯和丙烯酸丁酯的合成路線，闡述設(shè)計(jì)思路。用逆推和正推相結(jié)合的方式設(shè)計(jì)二縮三乙二醇二丙烯酸酯和丙烯酸丁酯的合成路線：丙烯酸丁酯的合成路線：官能團(tuán)的保護(hù)小組思考活動(dòng)2、設(shè)計(jì)出不同的合成路線后，如何選擇和優(yōu)化合成路線？⑴符合化學(xué)原理；⑵操作安全可靠，步驟盡量簡(jiǎn)單；⑶符合綠色合成思想：①原子經(jīng)濟(jì)性②原料綠色化③試劑和催化劑無公害性基于有機(jī)合成解決實(shí)際材料問題的思路和方法：材料性能產(chǎn)品需求關(guān)鍵結(jié)構(gòu)單元結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)合成路線觀察目標(biāo)化合物分子的結(jié)構(gòu)由目標(biāo)化合物分子逆推原料分子并設(shè)計(jì)合成路線對(duì)不同的路線進(jìn)行優(yōu)化目標(biāo)化合物分子的碳骨架特征，官能團(tuán)的種類和位置目標(biāo)化合物分子碳骨架的構(gòu)建，官能團(tuán)的引入或轉(zhuǎn)化以綠色合成等思想為指導(dǎo)項(xiàng)目成果展示練習(xí)1、化合物G是一種藥物合成中間體，其合成路線如下：回答下列問題：（1）A中的官能團(tuán)名稱是__________。（2）碳原子上連有4個(gè)不同的原子或基團(tuán)時(shí)，該碳稱為手性碳。寫出B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，用星號(hào)(*)標(biāo)出B中的手性碳__________。（3）寫出具有六元環(huán)結(jié)構(gòu)、并能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的B的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式_____________________________________。(不考慮立體異構(gòu)，只需寫出3個(gè))羥基（4）反應(yīng)④所需的試劑和條件是__________。（5）⑤的反應(yīng)類型是__________。（6）寫出F到G的反應(yīng)方程式___________________________________。（7）設(shè)計(jì)由甲苯和乙酰乙酸乙酯(CH3COCH2COOC2H5)制備

的合成路線__________(無機(jī)試劑任選)。C2H5OH/濃H2SO4、加熱取代反應(yīng)2、環(huán)氧樹脂因其具有良好的機(jī)械性能、絕緣性能以及與各種材料的粘結(jié)性能，已廣泛應(yīng)用于涂料和膠黏劑等領(lǐng)域。下面是制備一種新型環(huán)氧樹脂G的合成路線：已知以下信息：

回答下列問題：（1）A是一種烯烴，化學(xué)名稱為_____，C中官能團(tuán)的名稱為_______、______。（2）由B生成C的反應(yīng)類型為__________。（3）由C生成D的反應(yīng)方程式為__________。（4）E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為__________。（5）E的二氯代物有多種同分異構(gòu)體，請(qǐng)寫出其中能同時(shí)滿足以下條件的芳香化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式__________、__________。①能發(fā)生銀鏡反應(yīng)；②核磁共振氫譜有三組峰，且峰面積比為3∶2∶1。（6）假設(shè)化合物D、F和NaOH恰好完全反應(yīng)生成1mol單一聚合度的G，若生成的NaCl和H2O的總質(zhì)量為765g，則G的n值理論上應(yīng)等于__________。丙烯氯原子羥基加成反應(yīng)83、氧化白藜蘆醇W具有抗病毒等作用。下面是利用Heck反應(yīng)合成W的一種方法：

中的官能團(tuán)名稱是___________。（3）反應(yīng)③的類型為___________，W的分子式為___________?；卮鹣铝袉栴}：（1）A的化學(xué)名稱為___________。（2）間苯二酚（1，3-苯二酚）羧基、碳碳雙鍵取代反應(yīng)C14H12O4（4）不同條件對(duì)反應(yīng)④產(chǎn)率的影響見下表：實(shí)驗(yàn)堿溶劑催化劑產(chǎn)率/%1KOHDMFPd(OAc)222.32K2CO3DMFPd(OAc)210.53Et3NDMFPd(OAc)212.44六氫吡啶DMFPd(OAc)231.25六氫吡啶DMAPd(OAc)238.66六氫吡啶NMPPd(OAc)224.5上述實(shí)驗(yàn)探究了________和____________對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響。此外，還可以進(jìn)一步探究________________________等對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響。不同堿不同溶劑不同催化劑（或溫度等）（5）X為D的同分異構(gòu)體，寫出滿足如下條件的X的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式________________。①含有苯環(huán)；②有三種不同化學(xué)環(huán)境的氫，個(gè)數(shù)比為6∶2