(共22张PPT)
浙教版 九年级上
第6节 材料的利用与发展
教材解析
【核心概念】
12.技术、工程与社会 1.物质的结构与性质
【学习内容与要求】
12.2 技术与工程改变了人们的生产和生活
④举例说明重大的技术发明会给人类社会深远的影响。
12.3科学、技术与工程相互影响与促进
⑤列举科学原理转换为实用技术的案例。
⑥知道科学对技术与工程具有指导意义。
创设情境
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。
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。
人类使用材料的发展历程是怎样的？
原始人打制的石器
青铜制品
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
探究实践
材料的发展历程：
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
火的发明
商朝
春秋晚期
100多年前
21世纪
标志着生产力的不断发展
探究实践
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
什么是新型材料？新型材料有什么特点？
探究实践
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。
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
探究实践
新型材料有哪些？
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
陶瓷基复合材料 碳纤维复合材料
纳米陶瓷
记忆合金、铝合金、金属玻璃
导电塑料做成的塑料电池
新型材料
树脂基复合材料 金属基复合材料
人工器官、可降解材料、
高吸水性高分子
探究实践
板书设计
探究实践
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。
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。
纳米材料是指其基本颗粒在1~100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。
金属纳米材料
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。金属纳米微粒对环境中的光、热、湿度和温度极为敏感，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。
探究实践
人们在制造材料的过程中会产生许多污染。为了减少污染，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。
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、原理及评价：
（1）铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、水、二氧化硫。
Cu + H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2↑ + H2O
原理：
评价：
利用率低、会产生污染。
探究实践
探究实践
（2）铜加热生成氧化铜加稀硫酸生成硫酸铜和水。
CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O
2Cu + O2 == 2CuO
（3）将铜与硝酸银反应生成硝酸铜，然后将硝酸铜和氢氧化钠反应，生成氢氧化铜和硝酸钠，最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜。
Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2
Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 2NaNO3
Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
原理：
原理：
评价：
原料利用率高，无污染。
评价：
成本高、步骤繁锁。
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
探究实践
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。
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。
探究实践
2.铜能与浓硫酸反应，生成硫酸铜、二氧化硫和水，是否会不断反应直到硫酸反应完？为什么？
不会。
随反应的进行，浓硫酸变成了稀硫酸，
铜排在H后面不会跟稀硫酸发生反应。
1.从人类利用金属的历史看，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,这个先后顺序跟什么因素有关？
金属活动性顺序、
金属冶炼的难易程度
课堂反思
3.化学反应的四种基本类型中，哪种最符合“绿色化学”？
化合反应
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. ④⑤
B
[解析]材料的发展与当时社会科学技术发展水平有很大的关系。在科技水平比较落后的年代,冶炼活泼的金属非常不容易,所以一般来说,使用越早的金属越稳定。
迁移应用
2.下列物质中，属于通过化学研究生产出来的新材料的是( )
①隔水透气的高分子薄膜
②用来制造破冰斧的玻璃纤维增强塑料
③具有超塑延展性的纳米铜
④医疗上用的人造血管
A．①② B．③④ C．①②③ D．①②③④
D
迁移应用
3.全世界每年产生的有害物达3亿~4亿吨,不仅对环境造成危害,甚至威胁着人类的生存,所以科学家提出“绿色化学”的概念。下列不属于“绿色化学”研究内容的是( )
A.“绿色化学”研究对环境无污染的清洁能源的开发
B.“绿色化学”研究可降解塑料的开发
C.“绿色化学”就是从源头上消除污染
D.“绿色化学”就是研究形状记忆合金的开发与应用
D
[解析]“绿色化学”的核心要求是从源头上消除污染,在生产过程中不产生污染物,是根治环境问题最有效的方法。
迁移应用
材料发展史
石器
陶器
金属
合成材料
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
材料的制造要采用“绿色”工艺
安全、经济、操作简单、原料利用率高、产量高、环保等
板书设计
第6节 材料的利用与发展
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