26材料的利用与发展（教学课件）九年级科学上册（浙教版）

2.6材料的利用与发展

第2章材料及其利用

科学浙教版

九年级上册

材料与人类社会发展

新型材料学习目录

材料制作与环境保护了解材料的发展和利用的历史学习目标

知道常见的新型材料在促进技术进步方面的作用和意义了解材料制造与环境保护的关系。新课导入6分钟带你了解300万年材料发展史【石器→陶器→青铜器→钢铁→合成材料→新型材料】PART01材料与人类社会发展原始人利用石头制成了石斧、石刀、箭头、刮器，又用兽骨和鱼骨制成了骨针，这使他们捕获了更多的野生动物，并利用它们的毛皮保暖。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。在掌握湿法炼铜技术之后，又制造出了种类繁多的青铜器和锐利无比的青铜武器。随着炼铁技术的掌握，人们制造了犁，从而使农业生产得到了飞速的发展。

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）、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。人类社会进入了信息时代。我国化合物半导体材料进入生产阶段光导纤维——信息高速公路的基础材料标志着生产力的不断发展PART02新型材料具有优异特性和功能，与普通材料的性质差别很大二、新型材料指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特点以超级塑料制成的头盔防弹、抗压、撞不破超级陶瓷质地坚韧，制成的刀具削铁如泥超级玻璃能根据光照的强度改变颜色新型材料种类:最引人注目的新型材料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纳米材料现代科技发展，促使新型材料研究日益向微观层次深入，产生了纳米材料。（1）概念：纳米材料是指其基本颗粒在1~100纳米范围内的材料。（2）性能：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。（3）示例：纳米陶瓷具有很好的韧性新型纳米油墨的色调更浓纳米铅粉加入固体燃料中，会使火箭前进速度加快树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳纤维复合材料等都属于先进复合材料。记忆合金、铝合金、金属玻璃属于新型金属材料。导电塑料做成的塑料电池、人工器官、可降解材料、高吸水性高分子属于新型高分子材料。你还知道哪些新型材料？请上网查阅并与同学交流可降解材料记忆合金金属玻璃碳纤维复合材料纳米（nm）是一个长度概念，1纳米是1米的十亿分之一（10

-9米），20纳米约为一根头发丝的三千分之一。金属纳米材料具有很多金属材料通常没有的优异性能。例如，金属在常温下有很好的韧性与延展性，但在低温时则很脆，而纳米铜（Cu）和纳米铬（Cr）的交替多层结构在零下269℃仍有较高的延展性。纳米金属的熔点大幅度降低，如块状金熔点高达1064℃，而线度为2纳米的金粉327℃就融化了，可为较低温度下形成合金提供新工艺。因为金属纳米微粒对环境中的光、热、湿度和温度极为敏感，因此可将金属纳米材料（如铂、钯等）用于传感器的制造。在火箭燃料中添加1%的超细铝（Al）粉或镍（Ni）粉，燃烧效率可成倍提高。阅读PART03材料制造与环境保护三、材料制造与环境保护怎样以铜为主要原料制备硫酸铜1.提出问题：以铜为主要原料制备硫酸铜的绿色工艺的可行性如何？2.设计制备方法：（1）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。(2)将铜加热转化为氧化铜，然后利用氧化铜和稀硫酸在加热条件下反应制取硫酸铜(3)将铜和氯气在加热条件下反应生成氯化铜，然后将氯化铜与氢氧化钠反应，生成氢氧化铜和氯化钠，最后利用氢氧化铜和稀硫酸反应制取硫酸铜评价：利用率低、会产生污染。评价：原料利用率高，无污染。评价：成本高、氯气有毒、步骤繁锁。“绿色化学”(2)2Cu+O2=2CuO，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O3.实验原理(3)Cu+Cl2=CuCl2，CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl，Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O(1)Cu+2H2SO4(浓)

CuSO4+SO2↑+2H2O△硫酸铜氧化铜

化学工业给社会带来巨大财富和众多产品的同时，也向周围环境排放了大量的“三废”（废水、废渣、废气），使自然界的生态平衡遭受破坏。废水废渣废气

在化学工业中，除了要及时处理好“三废”，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。“废气”的处理一般是安装回收设备，将尘粒和一氧化碳、二氧化硫等物质除去，一氧化碳可以回收再利用，二氧化硫可利用与碱溶液反应而除去。工业"三废”及处理(1)工业“三废”(2)处理方法废水、废渣和废气“废渣”的处理一般是制水泥或其他材料，变废为宝，如含磷的废渣可转化为磷肥等。“废水”的处理是建立污水处理厂，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，废水处理达标后再排放到河流中或循环利用。炼钢与“三废”的回收利用炼钢过程中会产生大量的棕色烟气，其主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等，因此工厂安装了回收设备，将这些“放在错误地点的原料”进行回收利用。例如，从烟气中回收的氧化铁尘粒可以用来炼钢；得到的一氧化碳可以做化工原料或燃料；烟气带出的热量可以用于制造水蒸气。此外，炼钢时生成的炉渣可以用来做矿渣水泥，含磷量较多的炉渣则可加工成磷肥等。科学·技术·社会·环境课堂练习1.从金属材料的发展历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用则是近百年的事,这个先后顺序与下列因素有关的是()①金属的活动性②地壳中金属元素的含量③金属的延展性④金属的导电性⑤金属冶炼的难易程度A.①④ B.①⑤ C.②③ D.④⑤B2.通过科学研究生产出很多材料,下列物质中不属于新材料的是()A.医用人造血管

B.破冰斧柄的玻璃纤维塑料C.酒精、汽油

D.隔水透气的高分子薄膜C知识点睛：使用越早的金属化学性质越稳定，金属冶炼越容易。知识点睛：酒精、汽油不属于新材料，属于能源。课堂练习3.某市有一家工厂处理含铜垃圾的生产流程如下：写出上述生产流程中与提取铜直接有关的A、B、C三步反应的化学方程式。A._________________________________。B._________________________________。C._________________________________。CuO+H2SO4=CuSO4+H2OCuSO4+Fe=FeSO4+Cu

2Cu+O2

2CuO△