2.6 材料的利用与发展 —浙教版九年级科学上册学案(1).docxVIP

2.6材料的利用与发展

新型材料的出现，大大推动了生产力的发展，促进了人类社会文明的进步。

一、材料与人类社会发展

1、材料的发展史

（1）原始人类利用石头制成了石斧、石刀、箭头等，又用兽骨和鱼骨制成了骨针，使他们捕获了更多的野生动物，并利用它们的毛皮保暖。

（2）随着火的使用，古代人开始创造和使用陶器，使人类文明得到了较大的发展。

（3）随着科学技术的发展，人们有目的地改进材料的性能，使半导体材料、光纤材料（如图2-50）、碳纤维复合材料等新型材料不断涌现，促进了通讯、计算机、航空、航天等行业迅速发展。

2、材料的发展历程：石器一陶器→青铜器一钢铁的使用→合成材料的使用一新型材料的使用。

二、新型材料

1、新型材料是指那些新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料。当前，最引人注目的新型材料有：光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料等。

2、纳米材料是指其基本颗粒在1~100纳米范围内的材料。纳米材料与普通材料相比，在机械强度、磁、光、声、热等方面都有很大的不同。例如，一般的陶瓷材料脆性较大，可是用纳米陶瓷粉末烧成的陶瓷却有很好的韧性，即使被撞倒也不破裂；新型纳米油墨的色调更浓，书写的字迹色泽更好；将纳米铅粉末加入到固体燃料中，就会使火箭推进器的前进速度加快好几倍。纳米材料在各个领域有着广阔的应用前景。

3、记忆合金，具有记住本来形状的能力；金属塑料，集塑料与金属特点于一身的新材料。

三、材料制造与环境保护

1、绿色化学——“绿色化学”又称为环境友好化学，它的主要特点如下：

（1）充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；

（2）在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废弃物向环境中的排放；

（3）提高原料的利用率，力图使原料利用率达100%；

（4）生产出有利于环境保护、社会安全和人体健康的环境友好产品。

2、工业“三废”及处理

（1）工业“三废”是指废水、废渣和废气。

（2）处理方法：

=1\*ROMANI：及时处理“三废”

①“废气”的处理：一般安装回收设备，将尘粒和一氧化碳、二氧化碳等物质除去，一氧化碳可以回收再利用，二氧化碳可利用与碱溶液反应除去。

②“废渣”的处理：一般是制水泥或其他建筑材料，变废为宝，如含磷的废渣可转化为磷肥等。

③“废水”的处理：建立污水处理厂，将废水中的有害金属转化为沉淀，制成所需要的金属材料等，废水符合要求后再排放到河流中或循环利用。

=2\*ROMANII：提高原料的利用率，增加产品的产量。

=3\*ROMANIII：煤、石油制品进行脱硫处理。

=4\*ROMANIV：推广“绿色工艺”，从根本上降低生产对环境造成的污染。

四、探究“以铜为主要原料制备硫酸铜”

1、设计制备方法

方法一：铜能与浓硫酸在加热条件下反应，生成硫酸铜、二氧化硫和水。

方法二：将铜与氧气加热反应生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜

方法三：将铜与氯气在点燃条件下反应生成氯化铜，然后将氯化铜与氢氧化钠溶液反应，生成氢氧化铜沉淀和氯化钠，最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜。

2、写出相关的化学方程式

方法一：Cu＋2H2SO4(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))CuSO4＋2H2O＋SO2↑

方法二：2Cu＋O2eq\o(=====,\s\up7(△))2CuO，CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O

方法三：Cu＋Cl2eq\o(=====,\s\up7(点燃))CuCl2，2NaOH＋CuCl2===Cu(OH)2↓＋2NaCl，H2SO4＋Cu(OH)2===CuSO4＋2H2O

3、讨论

方法一：Cu与浓H2SO4反应生成CuSO4的同时又生成SO2，既浪费了原料，又造成环境污染。

方法二：原料利用率高，无污染。

方法三：方法所选用的原料氯气有毒，安全性不高，且操作步骤多(复杂)，生产成本高。

通过以上探究活动可知，对于某种物质的制取，首先，方案必须合理可行；其次，必须符合绿色化学的要求。因此第二种方法为绿色工艺，且原料利用率高，为最佳方案。

4、通过以上探究活动可知：对于某种物质的制取，首先，方案必须合理可行；其次，必须符合绿色化学的要求。因此第二种方法为绿色工艺，且原料利用率高，为最佳方案。

【例1】纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。1nm=10-9m。当材料的晶粒（或颗粒）的大小处于纳米级时，其性质就会出现奇异的变化。如各种块状金属显示一定的颜色（多数银白色，少数呈红色），但当其细化到纳米级时，都成了黑色。纳米氧化锌能吸收雷达电磁波，可用作“隐形”飞机的涂料。下列说法中，你认为正确的是（C）

A．用氢气还原氧化铜的实验中