中小学教育资源及组卷应用平台
第6节 材料的利用与发展
考点一、材料与人类社会发展
材料的发展历程：石器→陶器→青铜器→钢铁→合成材料→新型材料。
人类对金属材料的使用不仅与金属的活动性有关，还与金属冶炼的难易程度有关。如人类最早使用的金属材料是铜，目前使用最多的金属材料是铁及铁的合金。虽然地壳中含量最多的金属元素是铝，但由于铝的金属活动性较强，冶炼具有一定的难度，因而铝的利用比铜和铁晚的多。
典例1：（2022·浙江杭州九年级月考）从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，然后是铁器时代，而铝的利用是近百年的事。在①金属活动性顺序、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金属冶炼的难度这五个因素中，与此有关的是( )。
A.①④ B.①⑤ C.②③ D.④⑤
【答案】B
【解析】由金属利用的先后顺序可知，金属的使用先后与①金属活动性顺序、⑤金属冶炼的难度有关，而与②地壳中金属元素的含量③金属的延展性、④金属的导电性没有关系；
变式1：（2022·舟山九年级月考）现代社会生产的新型陶瓷材料层出不穷，如用氧化铝等原料生产的陶瓷已被应用于制造发动机。下列有关氧化铝陶瓷的说法，错误的是( )。
A.该陶瓷属于有机合成材料
B.该陶瓷耐高温，强度高
C.该陶瓷中的原料氧化铝属于金属氧化物
D.该陶瓷由于含有氧化铝，所以耐酸碱性不强
【答案】A
【解析】A、氧化铝等原料生成的陶瓷属于无机材料，符合题意；
B、该陶瓷耐高温，强度高 ，不符合题意；
C、由题意可知，该陶瓷中的原料氧化铝属于金属氧化物 ，不符合题意；
D、该陶瓷由于含有氧化铝，氧化铝与酸能发生反应，所以耐酸碱性不强 ，不符合题意；
变式2：研究发现石墨烯有许多奇特的特性：密度小硬度大．柔软、可回收，有优良的导电性、导热性及抗拉伸能力，它有可能会代替现有的硅材料。根据石墨烯特性，下列材料不能用石墨烯来制造的是( )
A.优良的绝缘材料
B.新型半导体材料
C.超轻型飞机材料
D.新型防弹衣材料
【答案】A
【解析】A、石墨烯有有优良的导电性，不能制造绝缘材料 ，符合题意；
B、石墨烯有有优良的导电性，可制新型半导体材料 ，不符合题意；
C、石墨烯密度小，可制作超轻型飞机材料 ，不符合题意；
D、石墨烯硬度大，可制新型防弹衣材料 ，不符合题意；
变式3：（2022九上·嘉兴期中）“信息”“材料”“能源”被称为新科技革命的三大支柱，下列叙述不正确的是（ ）
A.太阳能、氢能将是未来发展的主要能源
B.新型材料将在航空航天领域中得到广泛应用
C.塑料制品的广泛应用“有百利而无一害”
D.用乙醇汽油作为汽车的燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染
【答案】C
【解析】A.太阳能、氢能，清洁无污染，将是未来发展的主要能源，根据A正确不合题意；
B.新型材料将在航空航天领域中得到广泛应用，故B正确不合题意；
C.塑料制品广泛应用，方便了人类的生活和生产，但是它们在自然界中很难自己降解，故C错误符合题意；
D.用乙醇汽油作为汽车的燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染，故D正确不合题意
考点二、新型材料
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：具有优异特性和功能，与普通材料的性质差别很大。
当前，最引人注目的新型材料有：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、纳米材料等。
纳米材料：指其基本颗粒在1 ~ 100纳米范围内的材料。如：纳米陶瓷、新型纳米油墨、纳米铅粉等。纳米材料在机械强度、磁、光、声、热等方面和普通材料都有很大的不同。如纳米陶瓷具有很好的韧性；新型纳米油墨的色调更浓，书写的字迹色泽更好；将纳米铅粉加入固体燃料中，会使火箭推进器的前进速度加快好几倍。
典例1：现代科技的发展，促使新型材料研究日益向微观层次深人，产生了纳米材料。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。下列关于纳米材料的叙述，错误的是( )
A.纳米材料是指其基本颗粒在0.01~1纳米范围内的材料
B.纳米陶瓷比普通陶瓷具有更好的韧性
C.用纳米油墨书写的字迹色泽更好
D.添加了纳米铅粉末的固体燃料会使火箭推进器的速度加快
【答案】A
【解析】A、纳米材料是指颗粒直径在1～100nm范围内的材料，符合题意；
B、纳米陶瓷比普通陶瓷具有更好的韧性，不符合题意；
C、纳米材料与普通材料相比，性能更好，用纳米油墨书写的字迹色泽更好 ，不符合题意；
D、纳米材料与普通材料相比机械强度、磁、光、声、热等方面都有很大的不同，添加了纳米铅粉末的固体燃料会使火箭推进器的速度加快，不符合题意；
变式1：（2021八下·绍兴期中）“绿色化学”的特点之一是在化工生产中尽可能实现“零排放”。CO和H2可以按不同比例反应，生成下列有机物。用CO和H2反应，只生成一种产物且能实现“零排放”，这种产物是（ ）
A.C2H6O B.CH2O2 C.C2H4O2 D.C3H6O
【答案】C
【解析】根据零排放的要求分析，一氧化碳中碳和氧原子个数比为1：1，则生成物中也要满足这个比值，而氢分子中只含有氢原子，所以可以是任意比。CO中碳和氧原子个数比为1：1，所以要实现零排放，则生成物中碳、氧原子个数比也要为1：1；
变式2：（2022九下·金华期中）石墨纸是最新研发一种独特的复合材料（如图所示），其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还可以回收再利用，下列有关石墨纸说法错误的是（ ）
A.石墨纸是一种环保材料 B.石墨纸是良导体，容易导电
C.石墨纸属于有机合成材料 D.与钢相比，石墨纸的硬度较大
【答案】C
【解析】A、石墨纸可以回收再利用 是一种环保材料 ，不符合题意；
B、石墨具有导电性，石墨纸是良导体，容易导电 ，不符合题意；
C、石墨纸以石墨为主，不属于有机合成材料 ，符合题意；
D、石墨纸比钢要坚硬10倍且轻巧，与钢相比，石墨纸的硬度较大 ，不符合题意；
变式3：（2022·浙江模拟）实验室采用还原法制备新型材料纳米级铁粉，其流程如图所示：
（1）纳米级铁粉在空气中易燃烧，其生成物的名称为________。
（2）实验中通入N2的目的是________。
（3）Ⅱ中反应的化学方程式为________。
【答案】（1）四氧化三铁
（2）防止铁粉与空气中的氧气接触自燃
（3）H2+FeCl2Fe+2HCl
【解析】本题考查了金属铁的有关性质，完成此题，可以结合题干提供的信息和已学的铁的有关性质进行解答。（1）根据纳米级Fe粉在空气中自燃生成四氧化三铁进行分析；（2）根据题干可知，生成纳米级Fe粉是由氢气高温还原氯化亚铁得到的，以及在高温下生成的铁易被氧气氧化，故需要使用保护气；（3）根据在高温的条件下，H2与FeCl2反应，可生成纳米铁粉和氯化氢气体解答。
【解答】（1）纳米级Fe粉在空气中自燃生成四氧化三铁，化学方程式为：3Fe+2O2═Fe3O4；
（2）在高温条件下生成的铁易被氧气氧化，故需要使用保护气，防止铁粉与空气中的氧气接触自燃；
（3）在高温的条件下，H2与FeCl2反应，可生成纳米铁粉和氯化氢气体，反应的方程式为：H2+FeCl2Fe+2HCl；
考点三、材料制造与环境保护
（一）实际生产和实验中选择某种物质的制备方法时，需考虑的因素有：
(1)科学性：制备过程中每步化学反应是否符合化学反应的规律；
(2)简便性：设计方案考虑实际设备情况，操作过程尽可能简便易行，如反应所需的条件和设备是否简单；
(3)经济性：所需原料是否易获取、成本是否低廉；
(4)安全性：操作过程是否存在安全隐患；
(5)环保性：生产过程是否会对环境造成污染。
（二）“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，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；
(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。“绿色化学”给化学家提出了一项新的挑战，其核心就是要利用化学原理从源头上消除污染，国际上对此十分重视。1995 年，美国设立了“总统绿色化学挑战奖”，以表彰那些在“绿色化学”领域中做出杰出贡献的企业家和科学家。“绿色化学”将使化学工业改变面貌，为子孙后代造福。
（三）工业“三废”及处理
(1)工业“三废”是指废水、废渣和废气。
(2)处理方法
①“废气”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。
②“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。
③“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。
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。
典例1：（2022九上·定海期末）垃圾的分类回收再利用越来越受社会的关注。下图是某工厂处理含铜垃圾的生产流程：
（1）根据相关现象可知加入的A单质是
（2）若在回收含铜垃圾中发现混有金属铝，它 （填“会”或“不会”）出现在最终得到的红色粉末中。
【答案】（1）铁或Fe（2）不会
【解析】根据铜与氧气反应生成氧化铜，氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜，铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，铁不能与硫酸铝反应分析。
（1）蓝色溶液中含有硫酸铜，加入A单质得到浇绿色溶液和红色沉淀物，则A为铁，与铜盐反应生成硫酸亚铁和铜。
（2）因铁的活动性小于铝， 若在回收含铜垃圾中发现混有金属铝，铝与硫酸反应生成硫酸铝，铁不能与硫酸铝反应，所以铝不会出现在最终得到的红色粉末中。
变式1：（2022·浙江九年级专题练习）垃圾分类既可以节约资源，又能减少污染， 符合可持续发展的要求。各类“废旧试卷”应放入下列哪一个垃圾桶中？（ ）
A．可回收物 B．易腐垃圾 C．有害垃圾 D．其他垃圾
【答案】A
【解析】“废旧试卷”等可以回收再利用，应该放在可回收垃圾。故选A。
变式2：（2021·浙江金华市九年级阶段练习）我校九年级二班学生举行“使用塑料的利与弊”的辩论会，作为正方(使用塑料有利)的我，下列各项叙述中，千万不能作为我方论点的是( )
A．塑料的制造成本低，而且经久耐用 B．大量使用塑料，会造成白色污染
C．塑料抗腐能力强，不与酸碱反应 D．塑料一般不导电，是良好的绝缘体
【答案】B
【解析】A、塑料的优点是制造成本低、耐用、防水等，属于利；
B、大量使用塑料，会造成白色污染，属于弊；
C、塑料抗腐能力强，不与酸碱反应，属于利；
D、塑料一般不导电，是良好的绝缘体，属于利；
变式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＋SO2↑＋2H2O
【答案】D
【解析】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；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；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；用浓硫酸和铜制备硫酸铜，反应过程中产生的二氧化硫是有害气体，污染大气，不符合绿色化学理念。
1.（2022·金华模拟）生活垃圾通常可分为可回收物、有害垃圾、其他垃圾三类。处置矿泉水瓶正确方法是（ ）
A.扔进有害垃圾桶 B.扔进其他垃圾桶 C.扔进可回收物垃圾桶 D.看到应圾桶就扔选去
【答案】C
【解析】垃圾分类，指按一定规定或标准将垃圾分类储存、分类投放和分类搬运，从而转变成公共资源的一系列活动的总称。分类的目的是提高垃圾的资源价值和经济价值，力争物尽其用。矿泉水瓶属于废旧塑料，可以重新利用，因此应该扔进可回收物垃圾桶里；
2.纳米二氧化钛是一种新型材料，在可见光下能促使有色物质降解为水和二氧化碳。据此推测，纳米二氧化钛在此过程中作( )
A.吸附剂 B.干燥剂 C.催化剂 D.消毒剂
【答案】C
【解析】根据催化剂定义分析，催化剂要满足“一变两不变”，一变为化学速率发生改变，两不变为化学性质及质量不变。纳米二氧化钛在可见光下能促使有色物质降解为水和二氧化碳，所以为该反应的催化剂。
3.全世界每年产生有害废物达3亿~4亿吨，对环境造成危害，威胁着人类生存，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.研究开发对环境无污染的清洁能源
B.研究开发可降解塑料
C.研究如何利用化学原理从源头消除污染
D.研究形状记忆合金的开发与应用
【答案】D
【解析】A、研究开发对环境无污染的清洁能源，可保护环境， 属于“绿色化学” ，不符合题意；
B、研究开发可降解塑料可减少白色污染，属于“绿色化学”，不符合题意；
C、研究如何利用化学原理从源头消除污染可保护环境，属于“绿色化学”，不符合题意；
D、研究形状记忆合金的开发与应用与环境没有直接关系，不属于“绿色化学”研究内容，符合题意；
4.（2019·海曙模拟）中国天才少年曹原以石墨烯为材料用实验揭开了超导奥秘，荣获2018年《自然》年度人物榜首。石墨烯和石墨、金刚石一样由碳元素组成，具有相似的化学性质，是目前导电性能最出色的材料。下面有关选项错误的是( )
A.石墨烯是一种单质 B.石墨有导电性，可制作电极
C.石墨烯具有稳定结构，不能燃烧 D.金刚石是自然界中最硬的物质，可作钻头
【答案】C
【解析】A、“石墨烯和石墨、金刚石一样由碳元素组成 ”表明石墨烯是一种元素组成的物质，就是单质，故A正确；
B、“目前导电性能最出色的材料”表明石墨烯能够导电，所以说石墨烯具有导电性可以制作电极，B正确；
C、而石墨烯与石墨金刚石具有相似的化学性质，所以说，它能够燃烧，C错误；
D、并且将是常识，金刚石是自然界中最硬的物质钻探机的钻头，D正确。
5.（2021·金华模拟）绿色化学也称环境友好化学，就是利用化学原理，实现从生产源头减少或消除对环境的污染。某科学小组的同学欲利用单质铜制备硫酸铜，设计了如下甲、乙两个制备实验方案：
甲：Cu CuO CuSO4
乙：Cu CuSO4[已知：Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O]
下列有关甲、乙实验方案的评价合理的是（ ）
A.铜的活动性排在H前，所以能和浓硫酸发生反应
B.铜和氧气反应属于化合反应，铜和浓硫酸反应属于置换反应
C.取等质量的铜，理论上通过两种不同方案制取的硫酸铜质量不相等
D.甲方案不会产生污染性气体，乙方案产生SO2不符合绿色化学理念
【答案】D
【解析】A、铜的活动性排在H后，不符合题意；
B、铜和氧气反应属于化合反应，铜和浓硫酸反应生成物有三种物质，且没有单质，不属于置换反应 ，不符合题意；
C、由反应前后元素质量不变可知，取等质量的铜，理论上通过两种不同方案制取的硫酸铜质量相等 ，不符合题意；
D、甲方案不会产生污染性气体，乙方案产生SO2不符合绿色化学理念 ，符合题意；
6.（2022·浙江模拟）2005年诺贝尔化学奖的成果与一种新的化学合成方法有关。新的合成过程更简单快捷，产生的副产品和有害废物更少，原子利用率更高，是“绿色化学”的典范。下列反应中，符合以上“绿色化学”概念的是（ ）
A.烧制生石灰：CaCO3=CaO+CO2↑ B.湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
C.制氢氧化铜：CuSO4+2NaOH =Cu(OH)2↓+Na2SO4 D.利用纯碱制碳酸氢钠：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
【答案】D
【解析】根据题中信息“新的合成过程更简单快捷，产生的副产品和有害废物更少，原子利用率更高，是“绿色化学”的典范。”可对选项进行判断。
A．烧制生石灰：CaCO3==CaO+CO2↑，过程中要消耗大量能量，产生的二氧化碳会引起温室效应，不符合“绿色化学”概念，A错误；
B．湿法炼铜：Fe+CuSO4==FeSO4+Cu，产生了大量的副产品FeSO4不符合“绿色化学”概念，B错误；
C．制氢氧化铜：CuSO4+2NaOH ==Cu(OH)2↓+Na2SO4，产生了大量的副产品Cu(OH)2不符合“绿色化学”概念，C错误；
D．利用纯碱制碳酸氢钠：Na2CO3+CO2+H2O==2NaHCO3，产物就一种我们需要的碳酸氢钠，原子利用率高，无副产品和有害废物产生，符合“绿色化学”概念，D正确。
7.（2021·浙江模拟）根据“绿色化学”的思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：
该方案的重要目的是为了制备（ ）
A.HBr B.CaO C.H2 D.Hg
【答案】C
【解析】绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学或清洁化学，是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，所以每一个反应的生成物只要能是其它反应的反应物则就可循环使用。
①的两种产物分别可为②③提供产物，反应②的生成物溴化汞可为③提供反应物，氢气未被重新利用，反应③的生成物可用于④①的反应物，反应④中的生成物汞可用于反应②，氧气没有被重新使用，故在整个的反应中最后剩余的物质是氢气与氧气，故结合四个选项可得该方案的重要目的是为了制备氢气。
8.（2021·嘉兴模拟）在“绿色化学工艺”中，最好是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100%．在用C3H4（丙炔）合成C5H8O2（2﹣甲基丙烯酸甲酯）的过程中，
（1）丙炔中各原子的质量分数比为________．
（2）欲使原子的利用率达到最高，在催化剂作用下还需要其他的反应物，可能是以下的________
①CO和CH3OH ②CO2和H2O ③H2和CO ④CH3OH和H2
【答案】（1）9：1 （2）AC
【解析】（1）根据化合物中元素的质量分数比的计算方法分析；（2）由题意知，绿色化学即环境友好型化学，其理想状态是反应中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100%，根据这一观点，要把一个C3H4分子变成一个C5H8O2分子，还必须增加2个C原子、4个H原子、2个O原子，即原料中C、H、O的原子个数比为1：2：1，以此来解答．
【解答】（1）丙炔中碳元素和氢元素的质量分数比=（12×3）：（1×4）=9：1；故答案为：9：1；（2）由题意知，绿色化学即环境友好型化学，其理想状态是反应中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100%，根据这一观点，要把一个C3H4分子变成一个C5H8O2分子，还必须增加2个C原子、4个H原子、2个O原子，即原料中C、H、O的原子个数比为1：2：1； A．CO和CH3OH，这两种物质如果按照分子个数比1：1组合，则很容易使C、H、O的原子个数比达到1：2：1，故A正确； B．C02和H2O，其中两种物质里三种原子不论怎样组合也都不能使C、H、O的原子个数比为1：2：1，故B错误； C．H2和CO，其中如果按照分子个数比1：1组合，则很容易使C、H、O的原子个数比达到1：2：1，故C正确； D．CH3OH和H2 ， 其中两种物质分子里三种原子不论怎样组合都不能使C、H、O的原子个数比为1：2：1，故D错误．
9.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_____。
（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）
【答案】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 导电 b 2H2+O2 点燃 2H2O 无污染
【解析】（1）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，复合材料是指金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料等多种材料的复合。故选b；
（4）氢气燃烧生成水，反应的化学方程式为：2H2+O2 点燃 2H2O；氢气作为理想燃料优点是无污染、热值高、资源丰富等。
10.（2021九上·东阳月考）氮化铝(AlN)是一种新型材料。某氮化铝样品中含有碳或氧化铝杂质。已知氮化铝和NaOH溶液能反应，其反应方程式为：
①AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑②氧化铝也能与氢氧化钠溶液反应而全部溶解，但不生成气体。
现用如图所示中的一些装置来进行相关实验,根据反应中所生成氨气的体积来测定样品中的氮化铝的质量分数,并根据实验现象来确定杂质的成分(实验中导管体积忽略不计).
（1）实验操作为：
a、往锥形瓶中放入适量的AlN样品;
b、打开分液漏斗的活塞往锥形瓶中加入过量的浓NaOH;
c、检验装置气密性;d、测定收集到水的体积。正确的操作顺序为________(用a、b、c、d字母表示).
（2）广口瓶中的试剂x宜选用 (填写序号).
A.稀硫酸 B.酒精溶液 C.植物油 D.水
（3）若广口瓶内的液体没有装满(上方留有少量空间),则实验测得NH3体积将________(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
【答案】（1）c、a、b、d （2）C （3）无影响
【解析】（1）由实验目的可知，该实验是通过加入氢氧化钠溶液后发生反应，利用生成氨气的体积来测定 样品中的氮化铝的质量分数 ，所以要先检查装置气密性，再装入样品，然后加入氢氧化钠溶液，最后测定收集的水的体积，即是氨气的体积；
（2）因氨气溶解于水，为使氨气与水隔离，可加入不溶于水且密度比水小的植物油；
（3）因该实验是利用氨气进入广口瓶，然后排出广口瓶中的水，进入多少氨气，便会排出多少水，所以若广口瓶内的液体没有装满不影响测得NH3体积；
11.（2021·杭州模拟）低碳经济是一种以低能耗和高效能等为主要特征、排放较少的温室气体并获得较大产出的新经济发展模式。
（1）温室气主要是指________（填物质的化学式）
（2）化石燃料燃烧时会产生SO2气体，SO2气体的大量排放引起的一大环境问题是________。
（3）下列做法中不符合低碳经济理念的是________（填序号）
①改造或淘汰高能耗、高污染产业 ②大力发展火力发电 ③研制和开发新能源
（4）“绿色化学”的特点之一是在化工生产中尽可能实现“零排放”。CO2和H2可以按不同比例反应，生成下列有机物。用CO2和H2反应，只生成一种产物并且能实现“零排放”，这种产物是 （填序号）
A.乙醇（C2H6O） B.乙酸 （C2H4O2）
C.甲酸（CH2O2） D.丙酮（C3H6O）
【答案】（1）CO2 （2）酸雨 （3）② （4）C
【解析】（1）温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的；
（2）二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫与水反应会生成稀硫酸，也就是酸雨；
（3）凡是大量消耗化石能源的都不属于低碳经济；
（4）根据“二氧化碳和氢气反应，只生成一种产物”可判断所生成的有机物中C、O元素的原子个数比应与CO2中C、O元素的原子个数相同为1：2。
【解答】（1）温室气主要是指二氧化碳，化学式为：CO2；
（2）化石燃料燃烧时会产生SO2气体，SO2气体的大量排放引起的一大环境问题是酸雨；
（3）①改造或淘汰高能耗、高污染产业，可以减少化石能源的使用，故①正确不合题意；
②大力发展火力发电，会增大对煤的消耗，故②错误符合题意；
③研制和开发新能源，可以减少化石能源的消耗，故③正确不合题意。
故选②。
（4）用CO2和H2反应，只生成一种产物并且能实现“零排放”，也就是反应物中的原子全部转化成一种物质，根据反应前后原子个数不变可得反应后碳原子和氧原子个数比仍为1：2，因此只能是甲酸（CH2O2），故选C。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)中小学教育资源及组卷应用平台
第6节 材料的利用与发展
考点一、材料与人类社会发展
材料的发展历程：石器→陶器→青铜器→钢铁→合成材料→新型材料。
人类对金属材料的使用不仅与金属的活动性有关，还与金属冶炼的难易程度有关。如人类最早使用的金属材料是铜，目前使用最多的金属材料是铁及铁的合金。虽然地壳中含量最多的金属元素是铝，但由于铝的金属活动性较强，冶炼具有一定的难度，因而铝的利用比铜和铁晚的多。
典例1：（2022·浙江杭州九年级月考）从金属利用的历史来看，先是青铜器时代，然后是铁器时代，而铝的利用是近百年的事。在①金属活动性顺序、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金属冶炼的难度这五个因素中，与此有关的是( )。
A.①④ B.①⑤ C.②③ D.④⑤
变式1：（2022·舟山九年级月考）现代社会生产的新型陶瓷材料层出不穷，如用氧化铝等原料生产的陶瓷已被应用于制造发动机。下列有关氧化铝陶瓷的说法，错误的是( )。
A.该陶瓷属于有机合成材料
B.该陶瓷耐高温，强度高
C.该陶瓷中的原料氧化铝属于金属氧化物
D.该陶瓷由于含有氧化铝，所以耐酸碱性不强
变式2：研究发现石墨烯有许多奇特的特性：密度小硬度大．柔软、可回收，有优良的导电性、导热性及抗拉伸能力，它有可能会代替现有的硅材料。根据石墨烯特性，下列材料不能用石墨烯来制造的是( )
A.优良的绝缘材料
B.新型半导体材料
C.超轻型飞机材料
D.新型防弹衣材料
变式3：（2022九上·嘉兴期中）“信息”“材料”“能源”被称为新科技革命的三大支柱，下列叙述不正确的是（ ）
A.太阳能、氢能将是未来发展的主要能源
B.新型材料将在航空航天领域中得到广泛应用
C.塑料制品的广泛应用“有百利而无一害”
D.用乙醇汽油作为汽车的燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染
考点二、新型材料
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：具有优异特性和功能，与普通材料的性质差别很大。
当前，最引人注目的新型材料有：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、纳米材料等。
纳米材料：指其基本颗粒在1 ~ 100纳米范围内的材料。如：纳米陶瓷、新型纳米油墨、纳米铅粉等。纳米材料在机械强度、磁、光、声、热等方面和普通材料都有很大的不同。如纳米陶瓷具有很好的韧性；新型纳米油墨的色调更浓，书写的字迹色泽更好；将纳米铅粉加入固体燃料中，会使火箭推进器的前进速度加快好几倍。
典例1：现代科技的发展，促使新型材料研究日益向微观层次深人，产生了纳米材料。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。下列关于纳米材料的叙述，错误的是( )
A.纳米材料是指其基本颗粒在0.01~1纳米范围内的材料
B.纳米陶瓷比普通陶瓷具有更好的韧性
C.用纳米油墨书写的字迹色泽更好
D.添加了纳米铅粉末的固体燃料会使火箭推进器的速度加快
变式1：（2021八下·绍兴期中）“绿色化学”的特点之一是在化工生产中尽可能实现“零排放”。CO和H2可以按不同比例反应，生成下列有机物。用CO和H2反应，只生成一种产物且能实现“零排放”，这种产物是（ ）
A.C2H6O B.CH2O2 C.C2H4O2 D.C3H6O
变式2：（2022九下·金华期中）石墨纸是最新研发一种独特的复合材料（如图所示），其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还可以回收再利用，下列有关石墨纸说法错误的是（ ）
A.石墨纸是一种环保材料 B.石墨纸是良导体，容易导电
C.石墨纸属于有机合成材料 D.与钢相比，石墨纸的硬度较大
变式3：（2022·浙江模拟）实验室采用还原法制备新型材料纳米级铁粉，其流程如图所示：
（1）纳米级铁粉在空气中易燃烧，其生成物的名称为________。
（2）实验中通入N2的目的是________。
（3）Ⅱ中反应的化学方程式为________。
考点三、材料制造与环境保护
（一）实际生产和实验中选择某种物质的制备方法时，需考虑的因素有：
(1)科学性：制备过程中每步化学反应是否符合化学反应的规律；
(2)简便性：设计方案考虑实际设备情况，操作过程尽可能简便易行，如反应所需的条件和设备是否简单；
(3)经济性：所需原料是否易获取、成本是否低廉；
(4)安全性：操作过程是否存在安全隐患；
(5)环保性：生产过程是否会对环境造成污染。
（二）“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，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；
(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。“绿色化学”给化学家提出了一项新的挑战，其核心就是要利用化学原理从源头上消除污染，国际上对此十分重视。1995 年，美国设立了“总统绿色化学挑战奖”，以表彰那些在“绿色化学”领域中做出杰出贡献的企业家和科学家。“绿色化学”将使化学工业改变面貌，为子孙后代造福。
（三）工业“三废”及处理
(1)工业“三废”是指废水、废渣和废气。
(2)处理方法
①“废气”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。
②“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。
③“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。
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。
典例1：（2022九上·定海期末）垃圾的分类回收再利用越来越受社会的关注。下图是某工厂处理含铜垃圾的生产流程：
（1）根据相关现象可知加入的A单质是
（2）若在回收含铜垃圾中发现混有金属铝，它 （填“会”或“不会”）出现在最终得到的红色粉末中。
变式1：（2022·浙江九年级专题练习）垃圾分类既可以节约资源，又能减少污染， 符合可持续发展的要求。各类“废旧试卷”应放入下列哪一个垃圾桶中？（ ）
A．可回收物 B．易腐垃圾 C．有害垃圾 D．其他垃圾
变式2：（2021·浙江金华市九年级阶段练习）我校九年级二班学生举行“使用塑料的利与弊”的辩论会，作为正方(使用塑料有利)的我，下列各项叙述中，千万不能作为我方论点的是( )
A．塑料的制造成本低，而且经久耐用 B．大量使用塑料，会造成白色污染
C．塑料抗腐能力强，不与酸碱反应 D．塑料一般不导电，是良好的绝缘体
变式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＋SO2↑＋2H2O
1.（2022·金华模拟）生活垃圾通常可分为可回收物、有害垃圾、其他垃圾三类。处置矿泉水瓶正确方法是（ ）
A.扔进有害垃圾桶 B.扔进其他垃圾桶 C.扔进可回收物垃圾桶 D.看到应圾桶就扔选去
2.纳米二氧化钛是一种新型材料，在可见光下能促使有色物质降解为水和二氧化碳。据此推测，纳米二氧化钛在此过程中作( )
A.吸附剂 B.干燥剂 C.催化剂 D.消毒剂
3.全世界每年产生有害废物达3亿~4亿吨，对环境造成危害，威胁着人类生存，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.研究开发对环境无污染的清洁能源
B.研究开发可降解塑料
C.研究如何利用化学原理从源头消除污染
D.研究形状记忆合金的开发与应用
4.（2019·海曙模拟）中国天才少年曹原以石墨烯为材料用实验揭开了超导奥秘，荣获2018年《自然》年度人物榜首。石墨烯和石墨、金刚石一样由碳元素组成，具有相似的化学性质，是目前导电性能最出色的材料。下面有关选项错误的是( )
A.石墨烯是一种单质 B.石墨有导电性，可制作电极
C.石墨烯具有稳定结构，不能燃烧 D.金刚石是自然界中最硬的物质，可作钻头
5.（2021·金华模拟）绿色化学也称环境友好化学，就是利用化学原理，实现从生产源头减少或消除对环境的污染。某科学小组的同学欲利用单质铜制备硫酸铜，设计了如下甲、乙两个制备实验方案：
甲：Cu CuO CuSO4
乙：Cu CuSO4[已知：Cu+2H2SO4（浓） CuSO4+SO2↑+2H2O]
下列有关甲、乙实验方案的评价合理的是（ ）
A.铜的活动性排在H前，所以能和浓硫酸发生反应
B.铜和氧气反应属于化合反应，铜和浓硫酸反应属于置换反应
C.取等质量的铜，理论上通过两种不同方案制取的硫酸铜质量不相等
D.甲方案不会产生污染性气体，乙方案产生SO2不符合绿色化学理念
6.（2022·浙江模拟）2005年诺贝尔化学奖的成果与一种新的化学合成方法有关。新的合成过程更简单快捷，产生的副产品和有害废物更少，原子利用率更高，是“绿色化学”的典范。下列反应中，符合以上“绿色化学”概念的是（ ）
A.烧制生石灰：CaCO3=CaO+CO2↑ B.湿法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
C.制氢氧化铜：CuSO4+2NaOH =Cu(OH)2↓+Na2SO4 D.利用纯碱制碳酸氢钠：Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3
7.（2021·浙江模拟）根据“绿色化学”的思想，某化学家设计了下列化学反应步骤：
该方案的重要目的是为了制备（ ）
A.HBr B.CaO C.H2 D.Hg
8.（2021·嘉兴模拟）在“绿色化学工艺”中，最好是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为100%．在用C3H4（丙炔）合成C5H8O2（2﹣甲基丙烯酸甲酯）的过程中，
（1）丙炔中各原子的质量分数比为________．
（2）欲使原子的利用率达到最高，在催化剂作用下还需要其他的反应物，可能是以下的________
①CO和CH3OH ②CO2和H2O ③H2和CO ④CH3OH和H2
9.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_____。
（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）
10.（2021九上·东阳月考）氮化铝(AlN)是一种新型材料。某氮化铝样品中含有碳或氧化铝杂质。已知氮化铝和NaOH溶液能反应，其反应方程式为：
①AlN+NaOH+H2O═NaAlO2+NH3↑②氧化铝也能与氢氧化钠溶液反应而全部溶解，但不生成气体。
现用如图所示中的一些装置来进行相关实验,根据反应中所生成氨气的体积来测定样品中的氮化铝的质量分数,并根据实验现象来确定杂质的成分(实验中导管体积忽略不计).
（1）实验操作为：
a、往锥形瓶中放入适量的AlN样品;
b、打开分液漏斗的活塞往锥形瓶中加入过量的浓NaOH;
c、检验装置气密性;d、测定收集到水的体积。正确的操作顺序为________(用a、b、c、d字母表示).
（2）广口瓶中的试剂x宜选用 (填写序号).
A.稀硫酸 B.酒精溶液 C.植物油 D.水
（3）若广口瓶内的液体没有装满(上方留有少量空间),则实验测得NH3体积将________(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”).
11.（2021·杭州模拟）低碳经济是一种以低能耗和高效能等为主要特征、排放较少的温室气体并获得较大产出的新经济发展模式。
（1）温室气主要是指________（填物质的化学式）
（2）化石燃料燃烧时会产生SO2气体，SO2气体的大量排放引起的一大环境问题是________。
（3）下列做法中不符合低碳经济理念的是________（填序号）
①改造或淘汰高能耗、高污染产业 ②大力发展火力发电 ③研制和开发新能源
（4）“绿色化学”的特点之一是在化工生产中尽可能实现“零排放”。CO2和H2可以按不同比例反应，生成下列有机物。用CO2和H2反应，只生成一种产物并且能实现“零排放”，这种产物是 （填序号）
A.乙醇（C2H6O） B.乙酸 （C2H4O2）
C.甲酸（CH2O2） D.丙酮（C3H6O）
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
