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《纤维素》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本次作业旨在帮助学生深入理解纤维素的结构和性质，掌握纤维素在日常生活和工业生产中的应用，同时培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
二、作业内容1. 实验操作：学生需亲自操作纤维素纤维的提取和分离实验，通过观察、记录、分析实验数据，理解纤维素的本质。
实验过程中，要求学生严格遵守实验室规则，确保安全。
2. 基础理论知识自测：学生需完成一份与纤维素相关的选择题和问答题，如：纤维素的结构特征、纤维素在生活和工业中的主要应用等。
3. 小组讨论：学生以小组形式，讨论纤维素在生物降解、环保、能源等领域的发展前景，以及未来纤维素产业的发展趋势。
三、作业要求1. 实验操作：学生需严格按照实验步骤进行操作，确保实验结果的准确性。
2. 基础理论知识自测：学生需独立完成作业，不得抄袭。
对回答不准确的问题，老师将在课堂上进行解答。
3. 小组讨论：小组讨论时，学生需积极参与，尊重他人观点，避免争吵。
4. 提交时间：请学生在课后一周内提交作业，作业应以电子版形式提交。
四、作业评价1. 实验操作评价：根据学生实验过程中的表现和实验报告进行评价。
2. 理论知识自测评价：根据学生选择题和问答题的回答情况进行评价，满分10分。
3. 小组讨论参与度及贡献评价：根据学生在小组讨论中的表现进行评价，满分10分。
4. 总评分制：将实验操作评价、理论知识自测评价及小组讨论参与度及贡献评价按一定比例计入总分，总分100分，请学生按时提交作业。
五、作业反馈1. 老师将对学生的作业进行批改，针对学生作业中存在的问题和不足，给出相应的建议和指导。
2. 学生需认真阅读批改意见，针对不足之处及时改进，并在下次作业中有所提高。
通过本次作业，希望学生能够深入理解纤维素的结构和性质，掌握纤维素在日常生活和工业生产中的应用，同时通过实验操作和小组讨论，培养学生的实验操作能力和科学探究精神。
在理论知识自测中，学生需要独立完成题目，加深对理论知识的理解和掌握。
第三章纤维素纤维的结构和性能天然纤维素纤维（棉、麻）纤维素纤维再生纤维素纤维（粘胶纤维、铜氨纤维、醋酯纤维）§3.1纤维素纤维的形态结构一棉纤维的形态结构棉纤维是种子纤维，其主要成分为纤维素、果胶、蜡质、灰分、含氮物质。
外形：上端尖而封闭，下端粗而敞口，细长的扁平带子状，有螺旋状扭曲，截面呈腰子形，中间干瘪空腔。
最外层：初生胞壁从外到里分三层：中间：次生胞壁内部：胞腔1 初生胞壁决定棉纤维的表面性质，它又分为三层，最外层为果胶物质和蜡质所组成的皮层。
因而具有拒水性，在棉生长过程中起保护作用。
但在染整加工中不利。
2 次生胞壁纤维素沉积最后的一层，是构成纤维的主体部分，纤维素含量很高，其组成和结构决定棉纤维的主要性能。
3 胞腔输送养料和水分的通道，蛋白质、色素等物质的残渣沉积胞壁上，胞腔是棉纤维内最大的空隙，是染色和化学处理时重要的通道。
二麻纤维的形态结构麻纤维主要有：苎麻、亚麻是属于韧皮纤维，以纤维束形式存在单根纤维是一个厚壁、两端封闭、内有狭窄胞壁的长细胞苎麻两端呈锤头形或分支亚麻两端稍细呈纺锤形纵向有竖纹和横节主要化学组成和棉纤维一样是纤维素，但含量低。
§3.2纤维素大分子的分子结构纤维素是一种多糖物质，其大分子是由很多葡萄糖剩基连接而成，分子式为（C6H10O5）n复杂的同系物混合物，n为聚合度，棉聚合度为2500~ 10000，麻聚合度为10000~ 15000，粘胶纤维聚合度为250~ 500纤维素大分子的化学结构是由β-d-葡萄糖剩基彼此以1，4-甙键连接而成，结构如下每隔两环有周期性重复，两环为一个基本链节，链节数为（n-2）/2，n为葡萄糖剩基数，即纤维的聚合度，葡糖糖剩基上有三个自由存在的羟基，其中2，3位上是仲羟基，6位上伯羟基§3.3棉纤维的超分子结构超分子结构也称为微结构，主要指棉纤维中次生胞壁纤维素大分子的聚集态结构，纤维素大分子的排列状态，排列方向，聚集紧密程度等。
纤维素的水解及其产物性质学号：姓名：班级：化三实验小组：第二组 E-mail一、实验教学目标掌握演示实验中纤维素[(C 6H 10O 5)n ]水解的操作步骤；初步学会“纤维素水解及其产物性质”的实验教学方法。
二、实验原理1.(C 6H 10O 5)n 的水解(C 6H 10O 5)n +nH2OnC 6H 12 (纤维素) )2.C 6H 12O 6的检验葡萄糖分子中含有醛基，故具有较强的还原性。
在碱性条件下能将新制得的Cu(OH)2还原为红色的Cu 2O 3)2OH 溶液发生银镜反应。
C 6H 12O 6+2Cu(OH)4COOH + Cu 2O↓+2H 2OC 6H 12O 6+2Ag(NH 3)24COONH 4+2Ag↓+3NH 3·H 2O纤维素（cellulose ）是由不等长度的分子链组成的高聚物，平均聚合度n=10000，其结构是由D-葡萄糖以β-1，4糖苷键组成的大分子多糖，化学组成中含C 44.44%、H 6.17%、O 49.39%。
常温下很稳定，这是因为纤维素分子之间存在氢键的缘故。
在加热和强酸性条件下，纤维素结构中的氧桥断裂，同时水分子加入，纤维素由长链分子变成短链分子，直至氧桥全部断裂，变成葡萄糖。
葡萄糖（C 6H 12O 6）是自然界分布最广且最为重要的一种多羟基醛单糖。
纯净的葡萄糖为无色晶体，有甜味，易溶于水。
葡萄糖分子含有5个羟基，能与酸发生酯化反应，1个醛基，能与银氨溶液发生银镜反应，被氧化成葡萄糖酸，与新制的Cu(OH)2浑浊液在加热条件下发生反应，生成砖红色沉淀。
三、实验用品仪器：烧杯（50mL ，250mL ）、温度计、石棉网、三角架、大试管、试管与试管架、试管夹、酒精灯、玻璃棒、移液管试剂：98%浓H 2SO 4、稀HNO 3、NaOH （L.R .）、5%NaOH 、pH 试纸、无水Na 2CO 3（L.R.）、2%AgNO 3、2%CuSO 4、2%氨水、蒸馏水、滤纸或脱脂棉四、实验内容1.纤维素的水解（1）配制70%H 2SO 4(aq )①实验内容取一烧杯，按VH 2SO 4：VH 2O =7：3的比例配制H 2SO 4溶液20mL 于50ml 烧杯中。
《纤维素》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 知识与技能：学生能够理解纤维素的分子结构，掌握纤维素的性质和用途。
2. 过程与方法：通过实验操作，学生能够观察和理解纤维素的变化过程。
3. 情感态度与价值观：培养学生对化学学科的兴趣，增强学生探索未知的信心。
二、教学重难点1. 教学重点：讲解纤维素的结构和性质，通过实验观察纤维素的变化。
2. 教学难点：引导学生理解纤维素与人类生活的密切关系，以及其在未来科技中的应用前景。
三、教学准备1. 准备教学用具：黑板、白板、投影仪、实验器材等。
2. 准备教学材料：纤维素样品、实验试剂、教材及相关参考书。
3. 安排教学活动：设计课堂讨论、实验操作、小组合作等环节。
4. 制作多媒体课件：利用图片、视频等形式，生动展示纤维素的结构和性质。
四、教学过程：（一）导入1. 自我介绍并引入课程2. 展示生活实例，如纸、布、塑料等，介绍它们的成分3. 提出问题：纤维素是什么？它在我们生活中有什么作用？（二）新课教学1. 介绍纤维素的定义和性质2. 展示纤维素的结构模型，让学生直观理解3. 讲解纤维素的重要性和用途，如纸、布、塑料等生产过程中的重要作用4. 引导学生讨论纤维素的应用前景，如生物可降解塑料的生产等5. 展示一些有关纤维素应用的科研成果，激发学生兴趣（三）实验演示1. 演示纤维素纤维的提取过程，让学生了解其制备方法2. 讲解实验安全注意事项，确保学生安全进行实验3. 邀请学生参与实验，观察纤维素纤维的形态和性质（四）互动环节1. 提问：纤维素在日常生活和生产中的应用有哪些？让学生思考并回答2. 小组讨论：纤维素的应用前景和未来发展趋势，鼓励学生提出创新想法3. 分享交流：学生分享自己的学习心得和收获，教师给予反馈和建议（五）小结1. 总结纤维素的定义、性质、应用和未来发展趋势2. 强调学习纤维素的重要性，鼓励学生继续深入学习化学知识3. 布置课后作业，要求学生查阅相关资料，进一步了解纤维素的应用和未来发展。
（1）碱性水解纤维素的配糖键在一般情况下对碱是比较稳定的，但在高温条件下，纤维素也会受到碱性水解。
碱性水解使纤维素的配糖键部分断裂，产生新的还原性末端基，聚合度和纸浆强度下降。
水解程度与蒸煮温度、时间、用碱量有很大关系。
（2）剥皮反应剥皮反应指在碱的影响下，纤维素具有还原性末端基的葡萄糖基会逐个掉下来，直到产生纤维素末端基转化为偏变糖酸基的稳定反应为止，掉下来的葡萄糖基在溶液中最后转化为异变糖酸，并以其钠盐的形式存在于蒸煮液中。
β-烷氧基消除机理：α位上的H由于羰基的诱导效应（强吸电子效应），使其酸性增强，在强碱作用下脱去，在α-C与β-C原子间形成双键，同时使β位碳原子上的醚键发生β-消除反应，即纤维素中β-烷氧基羰基结构中的β-醚键在碱性条件下易断裂。
（3）氧化降解纤维素受到空气、氧气、漂白剂的氧化作用，在纤维素葡萄糖基环的C2、C3、C6位的游离羟基，以及还原性末端基C1位置上，根据不同条件相应生成醛基、酮基或羧基，形成氧化纤维素(Oxycellulose)。
还原性氧化纤维素：具有羰基结构的纤维素。
酸性氧化纤维素：具有羧基结构的纤维素。
两种氧化纤维素的共同点：①氧的含量增加，羧基或羰基含量增加；②糖苷键对碱不稳定，在碱中溶解度增加；③聚合度和强度降低两种氧化纤维素的区别：①二者对碱的稳定性不同，还原性氧化纤维素对碱极不稳定，遇碱即转化为酸性纤维素；②还原性氧化纤维素对碱特别不稳定，这是因为：纤维素受到氯、氧碱、次氯酸盐、氧漂处理后，在C2、C3、C6位形成羰基，产生β－烷氧基羰基结构，发生β－烷氧基消除反应，促使糖苷键在碱性溶液中的断裂，降低了聚合度，纸的粘度和强度下降，并易于老化返黄；③消除反应的结果，产生各种分解产物，形成一系列有机酸、末端羧酸或非末端羧酸；进一步氧化，生成乙醛酸、甘油酸、草酸等。
控制自由基（控制ph和金属离子）是节约漂白剂消耗、提高漂浆白度、保护漂浆粘度、减少漂白污染的重要措施。
