第6节 材料的利用与发展课（课件 25张ppt）

(共25张PPT)
第2章 物质转化与材料利用
第6节 材料的利用与发展
学习目标
1.了解材料的发展与人类文明的关系。
2.了解新型材料的性能和使用。
3.了解在制造材料过程中产生的污染以及如何防治。
知识点1 材料与人类社会发展
1.人类对材料的认识和利用，经历了一个漫长的探索、发展的历史过程。
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
新石器时代 随着火的使用，人们开始创造和使用陶器
青铜器时代 夏商朝时期制造出青铜器和锐利无比的青铜武器
铁器时代 春秋战国时期，开始冶铁和炼钢。如制造了耕犁
合成材料时代 许多合成材料诞生，使人们的生活变得方便和丰富多彩
信息时代 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
2.人类对材料的取得和使用是由社会生产力和科技发展水平决定的。一个国家材料的品种、质量和产量是直接衡量这个国家经济发展水平的重要标志。同时，材料对发展经济，提高人类文明的程度，又有很好的促进作用。
典例1 农业生产得到飞速发展是人类掌握了下列技术中的( )
C
A.青铜器 B.火的使用 C.铁器 D.纳米材料
[解析] 根据铁器的使用与研制可知，农业生产得到飞速发展是人类掌握了铁器的使用及生产技术。
知识点2 新型材料
1.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。
2.新型材料的主要种类
光电子信息材料 指在微电子、光电子技术和新型元器件基础产品领域中所用到的材料，它对于满足计算机、通信、航天工业等领域的应用至关重要
先进复合材料 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料复合成一体而形成的新型材料。包括树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳纤维复合材料等。复合材料一般具有强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀等优良性能
超级陶瓷材料 按原料组成可分为氧化铁陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和金属陶瓷等
新型金属材料 包括记忆合金、铝合金、金属玻璃等
新型高分子材料 导电塑料做成的塑料电池、人工器官、可降解材料、高吸水性的高分子材料
超导材料 具有超导特性的材料
纳米材料
续表
典例2 现代科技的发展，促使新型材料研究日益向微观层次深入，产生了纳米材料。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

[解析]纳米材料是指基本颗粒直径在1～100 nm范围内的材料。
知识点3 材料制造与环境保护
1.“绿色”新工艺
为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们探寻到无污染或者低污染的新工艺，被称为“绿色”新工艺，又叫绿色化学。
2.实际生产和实验中选择某物质的制备方法时需考虑的因素
科学性 制备过程中的化学反应是否符合化学反应的规律
安全性 在具体操作过程中是否存在一些安全隐患
环保性 在生产过程中是否会对环境造成污染等
经济性 所需的原料是否容易获取，成本是否低廉，是否具有良好的经济效益
简便性 设计的方案要考虑实际设备情况，操作过程应尽可能简便易行，如反应所需的条件是否容易实现和设备是否简单等
3.教材第67页探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
方法及基本步骤 原理 方法的优劣
铜与浓硫酸在加热条件下反应
将铜加热转化为氧化铜，然后利用氧化铜与硫酸反应制取硫酸铜 原料利用率高，无污染
方法及基本步骤 原理 方法的优劣
将铜与氯气在加热条件下反应生成氯化铜，然后将氯化铜与氢氧化钠溶液反应，最后利用生成的氢氧化铜与硫酸反应制取硫酸铜 所选用的原料氯气有毒，安全性不高，且操作步骤多，生产成本高
4.工业“三废”及综合处理
（1）工业“三废”是指废水、废渣和废气。
（2）工业“三废”综合处理方法
废水处理 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
废渣处理 一般是制水泥或红砖等其他原料，变废为宝，如含磷的废渣可转化为磷肥等
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
说明 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。

方案三
方案一有二氧化氮生成，会污染空气（合理即可）
方案二铜的金属活动性比铁弱，不能与硝酸亚铁反应
例题点拨
选择方案时可以从以下几个方面分析比较：理论上是否可行、是否经济（廉价）、是否环保、是否安全、是否简便易行等。被选择的方案应没有这些缺点，或者是缺点最少的，而且理论上必须是可行的。
题型 1 金属的利用与社会发展 ★★★
典例4 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( )
B
A.①④ B.①⑤ C.②③ D.④⑤
[解析] 金属使用的先后顺序与金属的活动性和冶炼难度有关。
归纳总结
有些金属单质伴随人类科学技术的提高才得以出现，金属的利用可以促进人类社会的发展，当人类社会发展到一定层次，又会重视科学技术的进步，从而形成良性循环。
题型 2 新型材料 ★★★
典例5 研究发现石墨烯有许多奇特的特性：密度小、强度大、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。根据石墨烯的特性，下列材料不能用石墨烯来制造的是( )
D
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
[解析]
选项 分析 结论
A 石墨烯有优良的导电性，不能制造绝缘材料 符合题意
B 石墨烯有优良的导电性，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 石墨烯强度大，可制新型防弹衣材料 不符合题意
方法点拨
物质的性质决定物质的用途，根据石墨烯的特性推测其是否符合各种材料的要求，进行判断即可。
题型 3 运用“新工艺”，发展绿色化学 ★★★★
典例6 （2023·温州模拟）实验室以氧化铜、铁粉和稀硫酸为原料制备铜。

置换反应
强
[解析] 硫酸铜和铁反应生成硫酸亚铁和铜，该反应属于置换反应。在金属活动性顺序中排在前面的金属可以将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来，所以该方法利用了铁的金属活动性比铜强。
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O

酒精灯
Ⅰ
还原

（3） 通过比较，写出方法一和方法二各自的一条优点____________________________________________________。
方法一的优点是节约能源，方法二的优点是得到的铜纯净
归纳总结
在化学工业中，除了要及时处理“三废”，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，实行“绿色”工艺，从根本上降低材料生产对环境造成的污染。
谢谢大家！