2.6材料的利用与发展（课件 24张ppt）

(共24张PPT)
浙教版
科学（初中）
九年级上
课堂导入
石斧
古陶瓷
石矛
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。
现代合成材料
半导体材料
课堂新授
一、材料与人类社会发展
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。
原始人打造的石器
石斧石箭头
青铜兵器
你知道这些材料出现的早晚顺序吗？
石器
陶器
青铜器
钢铁的使用
合成材料的使用
新型材料的使用
原始社会
火的利用
商朝
春秋晚期
100多年前
21世纪(信息时代)
材料的更新标志着生产力的不断发展!
材料与人类发展
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。
骨针
石斧
陶器
在掌握湿法炼铜技术之后，制造出了种类繁多的青铜器。随着炼铁技术的掌握，人们制造了犁，促使农业发展。大量合成材料的诞生，更使人们的生活越来越精彩。
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、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。
半导体材料
光纤材料
碳纤维复合材料
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
新型材料类型
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
纳米陶瓷
记忆合金、铝合金、金属玻璃等
塑料电池、人工器官、可降解塑料等
概念：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。
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
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。
纳米材料
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。
人们对于宏观物体（小至肉眼能见的物体，大到宇宙天体）与微
观物体（原子、分子及更小的微粒），都已作了很多研究，取得了很多规律性的认识，然而上述两个领域之间
1~100纳米大小的那块领地，
直到20世纪80年代末才被人们重视。探究纳米领域的意义与价值不仅在于能够获得许多具有独特性能的材料，而且打开了微观与宏观的
通道，对于人们全面认识宏观世界将产生重大的影响。
金属纳米材料
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
你还知道哪些新型材料？
演示实验
光电子信息材料
光纤材料：传输损失少，透光性强，易于加工，耐久性强，发光部不发热，不通电只透可见光，几乎不透红外线和紫外线
新型材料优异特性
先进复合材料
F-22,先进复合材料占机体的40%，包括机翼、整流片和机身，复合材料的应用大大减少了机身重量。雷达天线是用特殊合成材料制成的。
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
强度高
重量轻
抗高温
分类
优点
新型金属材料
眼镜
心血管扩张支架
飞机空中加油油管
记忆金属：各种合金都有自己的变态温度。
在它的变态温度时被做成螺旋状而处于稳定状态。在室温下强行把它拉直时，它却处于不稳定状态，因此，只要把它加热到变态温度，它就立即恢复到原来处于稳定状态的螺旋形状。
演示实验
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。
以铜为主要原料制备硫酸铜工艺可行性探究
Cu
CuSO4
探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
方案一:
Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2O
方案二:　2Cu＋O2＝2CuO
CuO＋H2SO4＝
CuSO4＋H2O
方案三:Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu(NO3)2
Cu(NO3)2＋2NaOH＝Cu(OH)2↓＋2NaNO3
Cu(OH)2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O
试从原料的利用率、安全、操作简便、产生的污染、制备成本等方面评价上述三种方案的优劣。
演示实验
Cu
H2SO4浓
CuSO4
Cu
CuO
O2
CuSO4
H2SO4
Cu
AgNO3
Cu(NO3)2
Cu（OH)2
NaOH
CuSO4
H2SO4
利用率低、会产生污染
可以利用
成本高，步骤繁琐
试从原料的利用率、安全、操作简便、产生的污染、制备成本等方面评价上述三种方案的优劣?
2
四、炼钢与“三废”的回收利用
废水
废气
废渣
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。
“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，力图使原料的利用率达到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。
利用化学原理从源头上消除污染
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?
绿色新工艺
绿色食品：
安全无公害，不使用化肥和农药
绿色旅游：
不破坏自然环境和文物设施
绿色装修：
环保材料——无毒
绿色新工艺：
生产工艺无毒、节能、安全、转化率高
1、变色镜是由一种叫做“光致变色”的玻璃制成的。它是在普通玻璃原料中加入氯化银等物质，这些物质在光的作用下分解成黑色银微粒而使玻璃变暗。在暗处，由于加入玻璃中的催化剂的作用，又可化合成氯化银等物质。下列有关变色镜的说法错误的是(　　)
A．变色镜玻璃和普通玻璃的不同是加入了氯化银、催化剂等物质
B．变色镜玻璃变色是一个物理变化的过程
C．加入玻璃中的氯化银属于盐类，而分解成的银微粒是金属单质
D．由变色镜变色原理可知，氯化银应避光保存
B
2、为从废铜屑中得到较纯的单质铜，某探究小组设计了如下方案。则下列说法正确的是(　　)
A．若X是铁，第③步反应还应有氯化铁生成
B．X还可以是Zn，但不能是Ag
C．直接用废铜屑进行②③步操作也能达到实验目的
D．向第②步反应后的溶液中加入硝酸银溶液，若有白色沉淀产生，即证明盐酸过量
B
3、(1)科学家在合成超导材料时，偶然制得了在自然界中尚未发现的紫色化学合成物质BaCuSi2O6，其中Si的化合价为____________价(Ba和Cu均为＋2价)。
(2)英国科技人员研制能自动灭火的陶瓷砖，这种砖里压入了一定量的氦气(He)和二氧化碳气体，当用这种陶瓷砖砌成的房屋遇到火灾时，经过高温烘烧，砖会出现裂缝，砖内的氦气、二氧化碳会立即喷射出来，从而扑灭火焰。请回答下列问题：
①氦气的化学性质是____________(选填“稳定”或“不稳定”)的。
②砖内喷出的气体能起到灭火的作用，其原理是___________________________________________。
(3)硅能在氧气中燃烧生成二氧化硅，并放出大量的热，有科学家在研究将硅作为新能源。与化石能源相比较，硅及其化合物燃烧没有二氧化碳排放，请写出硅烷(SiH4)在氧气中完全燃烧的化学方程式：_____________________________________________________________。
＋4
氦气与二氧化碳都不燃烧也不支持燃烧，且二氧化碳的密度比空气大
SiH4＋2O2=====SiO2＋2H2O
稳定
点燃