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)用第3章有機(jī)合成及其應(yīng)用合成高分子化合物通過設(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。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)保護(hù)、“綠色化學(xué)”等思想。1．某種鋰離子電池的工作原理及其有機(jī)溶劑的作用設(shè)計(jì)手機(jī)新型電池中離子導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)電池組成工作原理有機(jī)溶劑的作用負(fù)極：____正極：過渡金屬氧化物離子導(dǎo)體：溶解有鋰鹽的液態(tài)有機(jī)溶劑放電時(shí)：外電路中電子從__極移動(dòng)到__極；內(nèi)電路中鋰離子通過有機(jī)溶劑的傳導(dǎo)從__極移動(dòng)到__極，形成閉合回路；充電時(shí)：內(nèi)電路中鋰離子通過有機(jī)溶劑的傳導(dǎo)從__極移動(dòng)到__極溶解鋰鹽，起到__________的作用石墨負(fù)正負(fù)正正負(fù)傳導(dǎo)鋰離子2．傳統(tǒng)鋰離子電池的離子導(dǎo)體材料(1)傳統(tǒng)鋰離子電池的離子導(dǎo)體材料的組成電解質(zhì)：LiClO4、LiPF6、LiBF4等鋰鹽酯類溶劑：碳酸酯類有機(jī)溶劑中的一種或幾種的混合物。(2)傳統(tǒng)鋰離子電池中組成離子導(dǎo)體的幾種常見碳酸酯類溶劑名稱碳酸丙烯酯碳酸丁烯酯碳酸乙烯酯英文縮寫PCBCEC結(jié)構(gòu)簡式(3)傳統(tǒng)鋰離子電池的缺點(diǎn)：離子導(dǎo)體多為液態(tài)，易發(fā)生泄漏、爆炸等危險(xiǎn)，安全性低。名稱碳酸二甲酯碳酸甲乙酯碳酸二乙酯英文縮寫DMCEMCDEC結(jié)構(gòu)簡式3．設(shè)計(jì)離子導(dǎo)體中有機(jī)溶劑的結(jié)構(gòu)(1)設(shè)計(jì)離子導(dǎo)體中新型有機(jī)溶劑的思路酯基醚鍵酯基(2)我國科學(xué)家對(duì)離子導(dǎo)體中有機(jī)溶劑合成的設(shè)計(jì)1．以乙烯或丙烯為基礎(chǔ)原料(其他試劑任選)，設(shè)計(jì)二縮三乙二醇二丙烯酸酯的合成路線，畫出流程圖。合成離子導(dǎo)體材料中有機(jī)溶劑的單體提示：2．如何評(píng)價(jià)不同合成路線的優(yōu)劣，梳理分析評(píng)價(jià)的角度。提示：(1)符合化學(xué)原理：合成路線的設(shè)計(jì)正確，反應(yīng)能進(jìn)行。(2)綠色化學(xué)原則：原子經(jīng)濟(jì)性，試劑與催化劑的無公害性。(3)安全性原則：操作安全。總結(jié)在項(xiàng)目完成的整個(gè)過程中基于有機(jī)合成解決實(shí)際材料問題的思路和方法，示例如下：1．一種3D打印機(jī)的柔性電池以碳納米管作電極材料，以吸收ZnSO4溶液的有機(jī)高聚物為固態(tài)電解質(zhì)，其電池總反應(yīng)為

，其電池結(jié)構(gòu)如圖l所示，圖2是有機(jī)高聚物的結(jié)構(gòu)片段。下列說法不正確的是(

)

圖1

圖2A．放電時(shí)，含有鋅膜的碳納米管纖維作電池負(fù)極B．有機(jī)高聚物中含有的化學(xué)鍵有極性鍵、非極性鍵和氫鍵C．合成有機(jī)高聚物的單體是D．放電時(shí)，電極的正極反應(yīng)為MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－B

[有機(jī)高聚物中含有的化學(xué)鍵有極性鍵和非極性鍵，氫鍵屬于分子間作用力，不屬于化學(xué)鍵，故B錯(cuò)誤。]√2．離子液體在有機(jī)合成、無機(jī)合成等方面有著重要應(yīng)用。咪唑是合成“離子液體”的一種原料，其結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)咪唑說法正確的是(

)

A．分子式為C3H3N2B．分子中含有一種非極性鍵和兩種極性鍵C．可以發(fā)生取代、加成、氧化反應(yīng)D．一氯代物有5種√C

[根據(jù)結(jié)構(gòu)簡式確定分子式為C3H4N2，A錯(cuò)誤；同種非金屬元素之間易形成非極性鍵、不同非金屬元素之間易形成極性鍵，該分子中含有C－C一種非極性鍵，含有C－H、N－H、C－N三種極性鍵，B錯(cuò)誤；該物質(zhì)中含有碳碳雙鍵和亞氨基，能發(fā)生取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)，C正確；該分子中含有4種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，有幾種氫原子其一氯代物就有幾種，所以其一氯代物有4種，D錯(cuò)誤。]3．合成導(dǎo)電高分子材料PPV的反應(yīng)如下。下列說法正確的是(

)A．合成PPV的反應(yīng)為加聚反應(yīng)B．1molPPV最多能與4molH2發(fā)生加成反應(yīng)C．

與足量溴水加成后的產(chǎn)物最多有14個(gè)原子共平面D．

和苯乙烯互為同系物√C

[合成PPV的同時(shí)有小分子物質(zhì)HI生成，故PPV通過縮聚反應(yīng)生成，A錯(cuò)誤；1molPPV中含有2n

mol苯環(huán)和2n

mol碳碳雙鍵，最多能與8n

molH2發(fā)生加成反應(yīng)，B錯(cuò)誤；

與足量溴水加成后的產(chǎn)物為

，根據(jù)苯分子中12個(gè)原子共