第6节 材料的利用与发展 导学案（学生版）-浙教版九年级科学上册

第6节材料的利用与发展（导学案）

01学习目标

科学观念：理解材料发展史推动生产力变革的逻辑；掌握新型材料的特性；认识工业化与环境的矛盾。

科学思维：对比传统工艺与绿色工艺的污染差异，培养辩证思维；依据纳米特性，推测新材料在航天、医

疗等领域的应用前景。

探究实践：设计“硫酸铜绿色制条”方案，书写化学方程式，对比不同路径的原料利用率与污染；模拟"三

废回收”，优化工业流程。

态度责任：批判性思考工业污染对生态的破坏，提出本地工厂“三废”治理方案；倡导绿色消费观，如选

择可降解材料，践行环保行动。

02重点难点

L材料发展热律、新型材料（重点）

2.绿色工艺核心（难点）

03课前预习

1.材料发展历程:

2.新型材料是指那些_____________________________________________________________________________

主要包括：________________________________________________________________________________________

3.人们在制造材料的过程中会产生许多污染。为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污

染或低污染的，需要探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。

4.化学工业给社会带来巨大财富利众多产品的同时，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。在化学工业中，除了要及时处理好“三废”，还要努力

增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。

04课堂探究

人类历史上不同时代所使用的生产工具或战争中使用的武器，都记录了材料的发展过程。而现代新型

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。你知道人类历史材料是怎样发展的

吗？

一、材料与人类社会发展

材料的发展历程

①旧石器时代：原始人利用石头制石斧、石刀、箭头、刮器等；用兽骨、鱼骨制骨针:

②新石器时代：随着火的使用，人们开始创造和使用陶器;

③青铜器时代：夏商朝时期制造出青铜器和青铜武器；

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④铁器时代：春秋战国时期，开始冶铁和炼钢；

⑤信息时代：人们有目的地改进材料的性能，出现新型材料。

人类对材料的取得和使用是与社会生产力和科技发展水平紧密相连的，材料的发展标志着生产力的不

断进步。半导体材料、光纤材料、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。

思考与讨论

查阅有关人类使用金属的历史资料，了解在不同时代金属使用的状况。

二、新型材料

新型材料

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。

最引人注目的新型材料

光电子信息材料、先进亚合材料、超级陶瓷材料、新型金属材料、新型高分子材料、超导材料等。

新型材料的特性

纳米材料

概念：纳米材料是指其基本颗粒在n（）0纳米范围内的材料。

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。

例如：纳米陶瓷粉末烧成的陶瓷却有很好的韧性；

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使火箭推进器的前进速度加快好几倍等。

思考与讨论

你还知道哪些新型材料？请上网查阅并与同学交流。

三、材料制造与环境保护

人们在制造材料的过程中会产生许多污染。为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无

污染或低污染的“绿色”新工艺，需要探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。

探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜

根据物质相互转化的规律，以金属为主要原料制备相应的盐有多种途径，让我们一起来探究如何选择最优

的途径（如：原料利用率高，产生的污染少），走绿色工艺之路。

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、原理、评价

方案一：铜能与浓硫酸在加热条件下反应，牛成硫酸铜、二氧化硫和水。

原理：__________________________________________________________________________________________

评价：__________________________________________________________________________________________

方案二：__________________________________________________________________________________________

原理：__________________________________________________________________________________________

评价：__________________________________________________________________________________________

方案三：__________________________________________________________________________________________

原理：__________________________________________________________________________________________

评价：__________________________________________________________________________________________

通过以上活动，你能总结出“绿色”工艺需要的要求吗？

①科学性：制备过程的化学反应符合化学反应的规律；

②简便性：设计的方案操作过程尽可能简便易行；

③经济性：所需的原料容易获取，成本低廉；

④安全性：具体操作过程中无安全隐患；

⑤环保性：生产过程中不会对环境造成污染等；

⑥效率性：原料利用率高。

绿色工艺的核心要求：兼顾高原料利用率与低污染

化学心也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“二废”（废水、废渣、

废气），使自然界的生态平衡遭受破坏。

思考与讨论

为了保护环境，防治污染，最终达到在保持良好环境的条件下发展工业，我国采取了哪些处理和解决“三

废”的措施？

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。

课堂小结:

05当堂检测

1.温州市马鞍山龙泉窑遗址成为浙江省2020年度“十大”重要考古发现，实证温州曾深度参与海上丝绸之路。

该遗址山上物品用传统材料制作，下列可能属丁该遗址物品的是（）

A.陶瓷餐具

【答案】A

【详解】A、陶瓷餐具使用的陶瓷，已经有几千年的历史，则它应该属于该遗址物品，故A符合题意;

BCD、防弹头盔，半导体集成电路和光导纤维，都是近几十年来人类发明的新材料，故B、C、D不合

题意。

故选A。

2.嫦娥五号探测器“挖土''的关键部件：钻杆是由中科院自行研制的碳化硅颗粒增强铝基复合材料制成。该

种材料所用的基体大多数为各种铝合金，增强体主要为碳化硅和氧化铝。有关这种材料的说法错误的是

()

A.铝基复合材料属于混合物

B,铝合金是金属材料

C.碳化硅是新型高分子材料

D.氧化铝属于无机非金属材料

【答案】C

【详解】A.复合材料是将两种或两种以上的不同材料复合起来，使各种材料在性能上取长补短，继承

了比原来单一材料的性能优越的多的复合材料。铝基复合材料是由两种或两种以上的不同材料复合起来

的，是混合物。故A不符合题意：

B.金属材料包括纯金属和合金，所以铝合金是金属材料。技B不符合题意；

C.高分子材料是有机高分子化合物制成的材料，碳化硅是无机非金属化合物，属于无机非金属材料，

所以碳化硅不是新型高分子材料。故C符合题意；

D.氧化铝是无机非金属化合物，属于无机非金属材料。故D不符合题意。

故选C。

3.绿色化学的核心是要利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。寻找可以充分利用的、

无毒害的原材料和能源。下列做法不符合这一理念的是()

A.用可降解塑料取代聚乙烯等塑料制品

B.禁止汽车使用含铅汽油

C.用太阳能发电代替燃煤发电

D.制取硫酸铜：CU+2H2SO4（浓）=^=CuSO4+SO2t+2H2O

【答案】D

【详解】A、可降解和可再利用的产品可减少白色污染，符合绿色化学理念，故A不符合题意；

B、禁止汽车使用含铅汽油可以减少环境污染，符合绿色化学理念，故B不符合题意；

C、用太阳能发电代替燃煤发电可以减少有害气体和粉尘的排放，符合绿色化学理念，故C不符合题意;

D、用浓硫酸和铜制备硫酸铜，反应过程中产生二氧化硫有害的气体污染大气，不符合绿色化学理念,

故D符合题意。

故选D。

4.2023年杭州业运会的场馆建设体现了“绿色、智能、节俭、文明”的理念。

（1）亚运场馆所用的钛合金属于;

A.金属材料B.无机非金属材料C.有机合成材料

（2）亚运游泳馆的水，pH在7~8为最佳。小金想测量池水的pH,用干净的玻璃棒蘸取池水后，滴在pH

试纸上，显色后与进行对照并读取结果。

（3）比赛期间，场馆内产生的垃圾需分类投放，以下垃圾可以和废弃矿泉水瓶投放在一起的是（填

字母，可多选）。

A.纸盒B.铝合金衣架C.鱼骨头

【答案】A标准比色卡AB

【详解】（1）金属材料包括纯金属以及它们的合金，则钛合金属于金属材料；

（2）测量池水的pH,用干净的玻璃棒蘸取池水后，滴在pH试纸上，显色后与标准比色卡进行对照并

读取结果；

（3）废弃矿泉水瓶可回收再利用，属于可回收垃圾：纸盒、铝合金衣架可回收再利用，可以和废弃矿

泉水瓶投放在一起；鱼骨头属于厨余垃圾。

故选ABo

5.化学改变世界，科技改变生活。

请回答:

（1）我国自主研发的复兴号动车组列车，领跑世界，其制造材料有铝合金等，在空气中铝制品耐腐蚀的原

因是o

（2）我国对石墨烯技术的研究居世界领先地位。石墨烯性能优良，用途独特，比如作太阳能电池的电极，

这主要是利用了它的性。

（3）我国自主设计建造的港珠澳大桥是目前世界最长的跨海大桥，它使用了世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震

支座，其中橡胶属于（填字母）。

A、金属材料B、有机高分子材料C、复合材料

（4）我国在氢能汽车研发领域取得重大突破，采用了第四代以氢为燃料的电池技术。氢气作为理想能源前

景广阔，氢气燃烧的化学方程式为,氢能源的优点是

（答出一点即可）

【详解】3）铝是比较活泼的金属，在常温下就很容易与氧气发生反应，生成一层致密而坚固的氧化

物薄膜，阻止内层的铝进一步氧化，从而具有很好的抗腐蚀性。

（2）石墨烯具有十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性能，作电极是利用了石墨烯的导电性。

（3）金属材料是指纯金属及其合金，不论是天然橡胶还是合成橡胶，橡胶的相对分子量往往很大，大

于几十万，属于有机高分子化合物，故属于有机高分子材料，更合材料是指金属材料、有机高