第3章 微项目　改进手机电池中的离子导体材料——有机合成在新型材料研发中的应用（课件 学案，共2份） 鲁科版（2019）选择性必修3

微项目　改进手机电池中的离子导体材料 ———有机合成在新型材料研发中的应用 ［核心素养发展目标］　1.通过设计手机新型电池中的离子导体材料，将研究材料性能问题转化为研究有机化合物的性质问题，聚焦有机化合物的功能基团，设计高分子化合物的分子结构，建立从化学视角分析、解决材料问题的思路和方法。2.合理应用逆推法和正推法设计有机材料的合成路线，并通过合成路线的选择和评价活动，体会官能团保护、“绿色化学”等思想。 一、设计手机新型电池中离子导体材料的结构 1.锂离子电池的工作原理及其有机溶剂的作用 电池组成 工作原理 有机溶剂的作用 负极：_____ 正极：_____ 离子导体：_____ 放电时：Li+从　　极移向　　极； 充电时：Li+从　　极移向　　极 2.传统锂离子电池的离子导体材料 (1)传统锂离子电池的离子导体材料的组成 (2)传统锂离子电池中组成离子导体的几种常见碳酸酯类溶剂 名称 碳酸丙烯酯 碳酸丁烯酯 碳酸乙烯酯 符号 PC BC EC 结构 名称 碳酸二甲酯 碳酸甲乙酯 碳酸二乙酯 符号 DMC EMC DEC 结构 3.设计离子导体中有机溶剂的结构 (1)设计离子导体中新型的有机溶剂的思路 溶剂需同时具备　　　并传导　　　　两种性能，　　　的存在能够很好地提高有机溶剂对锂盐的溶解性，　　　的存在能提高锂离子的传导效果，有机高分子性能稳定且为固态，满足安全性要求。 (2)科学家对离子导体中有机溶剂合成的设计 1.下列对于锂离子电池所用材料分类不正确的是(　　) A B C D 正极(LiCoO2) 负极(C) 电解液(碳酸丙烯酯) 隔膜(聚烯烃) 无机物 有机物 酯类 合成高分子 2.一种3D打印机的柔性电池以碳纳米管作电极材料，以吸收ZnSO4溶液的有机高聚物为固态电解质，电池结构如图1所示，图2是有机高聚物的结构片段。下列说法错误的是(　　) A.放电时，含有锌膜的碳纳米管纤维作电池负极 B.有机高聚物中含有的化学键有极性键、非极性键和氢键 C.合成有机高聚物的单体是 D.有机高聚物能发生水解反应 二、合成离子导体材料中有机溶剂的单体 1.以环氧乙烷为主要原料设计二缩三乙二醇的合成路线，写出流程图： _____ _____。 2.用逆推法分析以石油裂解气为原料，结合教材资料卡片的相关信息设计合成丙烯酸丁酯的路线。 示例1 参考合成路线： 示例2 参考合成路线： 如何评价不同合成路线的优劣，并梳理分析评价的角度。 _____ _____ 1.碳酸二甲酯(简称DMC)是一种绿色化学品，可用于锂离子电池的电解质溶剂。一定条件下，合成DMC的一种方法如图所示： +Ⅰ+Ⅱ 回答下列问题： 该合成路线中所有反应的原子利用率均为100%，则化合物Ⅰ的名称是　　　　，化合物Ⅱ的结构简式是　　　　　　　　　　，反应②的反应类型是_____。 2.一种有机玻璃的结构简式为。下列关于它的叙述不正确的是 (　　) A.该有机玻璃的化学名称为聚甲基丙烯酸甲酯 B.该有机玻璃可用2 甲基丙烯酸和甲醇为原料，通过酯化反应、加聚反应制得 C.在一定条件下发生水解反应时，可得到另外一种高分子化合物 D.等物质的量的该有机玻璃和2 甲基丙烯酸甲酯完全燃烧，二者耗氧量相同 3.离子液体在有机合成、无机合成等方面有着重要应用。咪唑是合成离子液体的一种原料，其结构如图所示，下列有关咪唑的说法正确的是 (　　) A.分子式为C3H3N2 B.分子中有一种非极性键和两种极性键 C.可以发生取代、加成、氧化反应 D.一氯取代物共有5种 4.高分子N可用于制备聚合物离子导体，其合成路线如图。下列说法不正确的是(　　) A.苯乙烯不存在顺反异构体 B.试剂a为 C.试剂b为HO(CH2CH2O)mCH3 D.反应1为加聚反应，反应2为缩聚反应 5.传统锂离子电池中一般使用LiClO4、LiPF6、LiBF4等锂盐作为电解质，其在酯类溶剂中有较好的溶解性，酯类溶剂有碳酸乙烯酯等。一种以CH2CH2、CO2及O2 ... ...