九年级化学（下册）第十一单元课题2知识清单：化学与可持续发展的深度融合

九年级化学（下册）第十一单元课题2知识清单：化学与可持续发展的深度融合  一、能源革命：化学助推能源结构转型【核心】【高频考点】  （一）能源的分类与转化【基础】  能源依据获取方式可分为一次能源与二次能源。一次能源是直接从自然界获取的能源，如煤、石油、天然气、风能、太阳能、潮汐能、核能等。二次能源则是通过一次能源的加工转化而获得的能源，其核心转化过程往往依赖化学反应。电能是最重要的二次能源，石油制品（如汽油、柴油）、煤气、氢气等也均属此类。化学在将化石能源转化为清洁、高效的二次能源中发挥着关键作用。  （二）传统化石能源的清洁利用【重要】  煤、石油、天然气是当今世界最主要的化石能源，但它们直接燃烧会带来严重的环境问题。煤的清洁利用技术，如煤的气化（碳与水蒸气反应生成一氧化碳和氢气）和液化（通过化学加工生成甲醇或人造石油），是将固态煤转化为气态或液态燃料，从而提高燃烧效率并减少污染物排放的关键化学过程。石油的分馏是物理变化，而石油的裂化（将长链烃断裂成短链烃，以提高汽油产量和质量）和裂解（更深度的裂化，以获得乙烯、丙烯等化工原料）则是典型的化学变化。  （三）新能源的开发与化学【热点】【★】  面对化石能源的枯竭和环境压力，开发可再生和环境友好的新能源成为可持续发展的必然选择。化学在新能源的开发中扮演着不可替代的角色。  1.氢能：被视为最具发展潜力的清洁能源。化学法制氢主要包括电解水制氢（2H₂O=通电=2H₂↑+O₂↑）以及化石能源重整制氢。氢氧燃料电池则是通过电化学反应将氢气与氧气的化学能直接转化为电能的装置，其能量转化效率高，产物仅为水，是真正的零排放能源。  2.太阳能：光伏电池是实现太阳能转化为电能的核心器件。其主体材料高纯硅的制备，需要通过复杂的化学提纯工艺（如西门子法）完成，涉及氢还原三氯氢硅（SiHCl₃+H₂=高温=Si+3HCl）等关键反应。  3.化学电源：锂离子电池、燃料电池等高性能化学电源是新能源汽车、便携电子设备的动力核心。电极材料的制备、电解液的优化等，均是电化学研究的范畴。  【考向分析】本部分常以能源分类（不可再生/可再生、一次/二次）、能源利用中的化学变化、新型电池的工作原理为考点。常见题型为选择题，结合最新科技新闻（如北京冬奥会氢能汽车、神舟飞船电池）进行考查。易错点在于混淆物理变化与化学变化（如石油分馏与裂化）以及能源类别的判断。  二、材料创新：化学创造物质新世界【核心】【高频考点】  （一）材料的分类体系【基础】  化学推动了人类从利用天然材料到创造合成材料的飞跃。根据来源与组成，材料可分为以下几大类：  1.金属材料：包括纯金属（如铁、铜、铝）及其合金（如钢、铝合金、钛合金）。【重点】合金是由一种金属与其他金属或非金属熔合而成的具有金属特性的物质，其性能一般优于纯金属，如硬度更大、抗腐蚀性更强。  2.无机非金属材料：传统的有玻璃、陶瓷、水泥等；新型的有光导纤维（主要成分为SiO₂）、半导体材料（硅、锗）等。  3.有机高分子材料：分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料。    天然有机高分子材料：棉花（纤维素）、羊毛（蛋白质）、蚕丝（蛋白质）、天然橡胶等。    合成有机高分子材料（简称合成材料）：主要包括塑料、合成纤维、合成橡胶，被称为“三大合成材料”。【重中之重】  4.复合材料：将两种或两种以上不同性质的材料通过复合工艺组合而成的新型材料，旨在取长补短，综合各组分材料的优点。例如，玻璃钢（玻璃纤维增强塑料）、碳纤维复合材料（用于航空航天、高档体育用品）、钢筋混凝土等。  （二）三大合成材料的性能与应用【重要】【难点】  1.塑料：主要成分是合成树脂。根据受热时的行为，可分为热塑性塑料和热固性塑料。【易错点】热塑性塑料（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯）受热时软化或熔融，冷却后硬化，可反复加工，其高分子链主要是链状结构。热固性塑料（如酚醛树脂、脲醛树脂）受热时固化成型，再次受热不会熔化，其高分子链在固化过程中会形成网状结构。聚氯乙烯（PVC）因含有增塑剂和可能残留氯乙烯单体，一般不用作食品包装袋，食品包装袋常用聚乙烯（PE）。  2.合成纤维：常见的有涤纶（的确良）、锦纶（尼龙）、腈纶（人造羊毛）。其优点是强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀；缺点是吸湿性和透气性较差。因此常与天然纤维混纺以改善穿着舒适度。  3.合成橡胶：如丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶等。与天然橡胶相比，合成橡胶具有高弹性、绝缘性、耐油、耐高温、不易老化等优异性能，广泛应用于轮胎、密封件、防护用品等。  （三）材料的鉴别方法【必会技能】【高频考点】  鉴别不同种类的纤维，尤其是天然纤维与合成纤维，最简便有效的方法是燃烧法。【实验探究核心】  1.棉纤维（主要成分纤维素）：燃烧时有烧纸的气味，灰烬为灰色、细而软的粉末。  2.羊毛纤维（主要成分蛋白质）：燃烧时有烧焦羽毛的特殊气味，灰烬为黑褐色小球，用手指一压即碎。  3.合成纤维（如涤纶、锦纶、腈纶）：燃烧时先熔化后燃烧，通常有特殊的气味（如芳香气味或刺激性气味），灰烬为黑色或褐色硬块，不易压碎。  【特别注意】聚氯乙烯塑料燃烧时有刺激性气味（HCl气体产生），而聚乙烯塑料燃烧时无刺激性气味，如同蜡烛燃烧的气味。  （四）白色污染与环境保护【热点】【社会责任】  “白色污染”主要是指废弃塑料制品带来的环境污染问题。其危害包括：长期堆积破坏土壤结构、污染地下水；被海洋生物误食危及其生存；焚烧会产生有害气体污染空气。  【解决措施】【高频考点】  ①减少使用：提倡使用布袋替代塑料袋，尽量少用一次性塑料制品。  ②重复使用：对塑料袋、塑料餐盒等进行清洁后重复使用。  ③积极回收：对废弃塑料进行分类回收，以便再生利用。  ④开发替代品：研发和使用可降解塑料（如光降解塑料、生物降解塑料），以及推广纸制品、竹制品等替代品。  ⑤法律法规：国家“限塑令”、“禁塑令”的出台，从源头上减少了塑料制品的过度使用。  三、可持续发展：化学的责任与担当【核心素养】【热点】  （一）绿色化学理念【前沿】  社会的可持续发展要以自然资源的合理开发和利用为基础。绿色化学又称环境友好化学，其核心内涵是从源头上消除污染。它要求在设计化学产品和工艺时，就应考虑不使用有毒有害的原料，不产生有毒有害的副产物，并提高原子经济性，使所有原料尽可能多地转化为最终产品。例如，以CO₂为原料合成可降解塑料，既利用了温室气体，又生产了环境友好材料。  （二）循环经济与资源再利用【热点】  化学助力构建“资源—产品—再生资源”的循环经济模式。垃圾分类是实现资源有效回收利用的前提。废旧金属的回收利用能大大节约能源和矿石资源；废弃塑料、废纸、玻璃的回收能减少对原生资源的开采；废旧电池的回收不仅能回收有价金属，还能防止重金属对土壤和水源的污染。  （三）碳达峰与碳中和【最新热点】【★】  “碳中和”是指通过植树造林、节能减排、碳捕集与封存等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳“零排放”。化学在其中大有可为：  1.碳捕集：研发高效、低成本的吸收剂或吸附剂，从工业尾气或空气中捕获CO₂。  2.碳转化：将捕集的CO₂通过催化加氢等方式转化为有价值的化学品，如甲醇（CH₃OH）、甲烷、烯烃等，实现CO₂的资源化利用。例如，CO₂+3H₂=催化剂=CH₃OH+H₂O。这就是所谓的“液态阳光”技术。  3.清洁能源：大力发展太阳能、风能、氢能等非化石能源，从源头上减少碳排放，这离不开化学在材料（如光伏材料、储能材料）领域的突破。  【考向分析】本部分知识与环境保护、社会热点紧密相连。常见题型为选择题和简答题，考查材料的分类、纤维的鉴别方法、解决“白色污染”的措施，以及结合“碳中和”等热点考查化学在其中的贡献。解题要点是精准记忆各类材料的典型代表物及其特性，理解绿色化学的核心思想。  四、核心考点整合与解题策略  （一）材料分类的“题眼”与易错点【★】  1.【易错点1】合金属于金属材料，不属于合成材料。  2.【易错点2】天然橡胶、天然纤维（棉、毛、丝、麻）属于天然有机高分子材料，不属于合成材料。  3.【易错点3】玻璃钢既不是玻璃也不是钢，而是一种以树脂为基体、玻璃纤维为增强材料的复合材料。  4.【判断技巧】看到“聚______”（如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯）、“涤纶、锦纶、腈纶”、“合成橡胶”，直接判定为合成材料。  （二）纤维鉴别的实验探究题解题模板  此类题目通常给出几种纤维燃烧时的现象，要求推断纤维类别。解题关键是牢牢抓住特征现象：  烧纸味→棉/麻（天然纤维素纤维）  烧焦羽毛味→羊毛/蚕丝（天然蛋白质纤维）  特殊气味/熔化成球/硬块→合成纤维  （三）基于真实情境的综合性试题应对  近年中考常以“新材料”、“新能源”、“环境保护”为背景，设置综合性问题。  【例题1】（2024·重庆中考）能源是人类发展的基础。下列属于不可再生能源的是（  ）A.风能  B.氢能  C.石油  D.潮汐能  【解析】风能、潮汐能是可再生能源，氢能是二次能源，其可再生性取决于制取它的原料，石油是化石能源，属于不可再生能源。答案：C5  【例题2】（2024·四川成都中考）下列物品所使用的材料中，不属于合成材料的是（  ）A.有机玻璃制造的标牌  B.锦纶编织的尼龙袜  C.聚丙烯塑料制成的餐盒  D.真丝织成的丝绸围巾  【解析】有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯）、锦纶、聚丙烯均属于合成材料；真丝（蚕丝）属于天然有机高分子材料。答案：D7  【例题3】区分羊毛和涤纶最简单的方法是（  ）A.观察光泽  B.用手拉伸看弹性  C.放入水中看是否浮在水面  D.灼烧后闻气味  【解析】羊毛（蛋白质）灼烧有烧焦羽毛味，涤纶（合成纤维）灼烧有特殊气味，该方法简单有效，是鉴别纤维最常用的方法。答案：D  五、跨学科视野：融合STSE理念的深度学习  化学与可持续发展这一课题，天然地融合了科学、技术、社会与环境（STSE）教育理念。  1.从物理视角看能源：理解太阳能电池的光电转换原理、燃料电池的电化学原理，需要物理学的支撑。  2.从生物视角看材料：了解天然纤维的来源（动植物）、可降解塑料的降解机制（微生物作用），需要生物学的知识。  3.从地理视角看资源：化石能源与矿产资源的分布、新能源基地（如沙漠光伏、海上风电）的选址，与地理学密切相关。  4.从政治/伦理视角看发展：探讨“碳中和”的国际承诺、“限塑令”的政策背景、资源分配的国际公平性问题，培养学生作为未来公民的社会责任感和决策能力。  【综合思维导图】  化学与可持续发展  │  ├─化学与能源  │  ├─传统能源：化石燃料（煤、石油、天然气）——清洁利用（化学转化）  │  └─新能源：氢能（电解水/燃料电池）、太阳能（光伏材料）、生物质能等  │  ├─化学与材料  │  ├─金属材料（合金）  │  ├─无机非金属材料（陶瓷、玻璃、光导纤维）  │  ├─有机高分子材料  │  │  ├─天然：棉、毛、丝、天然橡胶  │  │  └─合成：塑料（热塑/热固）、合成纤维（涤/锦/腈）、合成橡胶  │