《第6节 材料的利用与发展》习题
一、选择题
1.鞍钢集团全力支持上海世博会，为上海虹桥交通枢纽建设提供了4.7万吨精品钢材。下列关于钢的说法错误的是（ ）
A.钢是一种铁合金 B.钢的许多性能优于生铁
C.钢的含碳量高于生铁 D.钢是一种混合物
2.下列属于有机合成材料的是（ ）
A．塑料 B．羊毛 C．棉花 D．普通玻璃
3.下列不属于塑料的是（ ）
A．聚乙烯 B．聚四氟乙烯
C．氮化硅陶瓷 D．电木塑料
4.下列物品使用的材料属于有机合成材料的是（ ）
A.铝合金门窗 B.玻璃杯子
C.塑料薄膜 D.羊毛围巾
5.科学发展观要求在经济建设中保护生态环境。下列做法错误的是（ ）
A．设计绿色化学工艺，使原料中的原子100％转移到产物中
B．将垃圾分类回收后用于发电，并将尾气无害化处理后排放
C．将污染较大的企业全部迁到无人海岛，以减少对城市的污染
D．提高工业污水和生活污水的处理标准，减少污染物排放总量
6.上海世博会采用了很多办法来营造“科技世博、生态世博”，以彰显“人、城市、地球”等理念。小王对上海世博会的下列做法的认识，不正确的是（ ）
A.用纯电动车、氢燃料电池车、燃乙醇汽油车代替普通燃汽油车——不排放化学物质，实现了“零排放”
B.用玉米淀粉制成玉米塑料，用大豆蛋白制成大豆纤维来代替聚乙烯等塑料——使用可降解材料，能减少“白色污染”
C.用太阳能光伏电板做成建筑材料，让建筑物的外墙屋顶成为“发电机”——可减少煤、天然气使用量，减轻空气污染
D.升级改造园区污水处理系统，将生活用水、地表雨水分类处理——可减少污染，保护水资源
7.我国古代工艺品中不是以无机非金属材料为主要原料的是（ ）
A．青铜器 B．唐三彩 C．紫砂壶 D．宋代瓷器
二、填空题
1.随着计算机的日益普及和不断更新，废电脑材料的回收再利用逐渐引起人们的重视。写出电脑配件中两种常用材料的类别（填“金属材料”“矿物质材料”或“高分子合成材料”）。
材料
铜
塑料
类别
2.年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟以及两位美国科学家。高锟获奖，是因为他在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”做出了突破性成就：提出用玻璃制造比头发丝更细的光纤，取代铜导线作为长距离通讯线路。这个理论引起了世界通信技术的一次革命。
（1）光纤这种材料属于（ ）（填写编号）。
A.金属材料 B.无机非金属材料
C.有机合成材料 D.纳米材料
（2）光纤的质量要求极严。目前使用的光纤是纯度极高的超纯SiO2，其制造时的反应原理是：SiCl4（气）+O2（气）高温SiO2（固）+2Cl2（气），该反应属于（填基本化学反应类型）。
《第6节 材料的利用与发展》习题
一、选择题
1.我国劳动人民在3000年前的商代就制造出精美的青铜器。青铜是铜锡合金，它具有良好的铸造性、耐磨性和耐腐蚀性。取某青铜样品8.1g，经分析其中含锡0.9g，则此青铜中铜与锡的质量比是（ ）
A.9：2 B.9：1 C.8：1 D.4：1
2.世界卫生组织（WHO）将Cl02列为A级高效安全灭菌消毒剂，它在食品保鲜、饮用水消毒等方面有广泛应用。Cl02属于（ ）
A.氧化物 B.酸 C.碱 D.盐
3.目前世界上的发达国家正逐步用塑料管代替铸铁管做水管，其主要原因为（ ）
A.塑料管价格低 B.塑料管比铸铁管轻
C.塑料管易生产 D.铸铁管易生锈，浪费资源
4.收藏家收藏清末铝制品，至今保存十分完好，该艺术品不易锈损的主要原因是（ ）
A.铝不易发生化学反应
B.铝很坚硬
C.铝不与水、氧气反应
D.铝易氧化，但铝表面的氧化铝具有保护内部铝的作用
5.为适应火车提速，我国一些铁路线上原有的短轨已全部连接为超长轨。工程技术人员常用如下反应来焊接钢轨间的缝隙：2Al+Fe203=A1203+2Fe，其中还原剂是（ ）
A.Fe B.Al203 C.Fe203 D.Al
6.为了解一种常用材料的化学成分，取一小块这种材料在氧气中点燃，并通过实验证明燃烧产物只有二氧化碳和水。下列关于这种材料组成的判断中正确的是（ ）
A.一定含有碳、氢、氧三种元素
B.一定含有碳、氧元素，不能确定是否含有氢元素
C.一定含有碳、氢元素，不能确定是否含有氧元素
D.无法做出任何判断
7.在人们越来越讲究生活质量的今天，很多人都愿意使用铁锅做饭炒菜，其原因是（ ）
A铁具有良好的导热性 B.铁资源丰富，价格低廉
C.铁在干燥的空气里不易生锈 D.使食物中增加微量铁元素
8.纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料，许多材料达到纳米（Inm=10-9m）级的大小时，会产生让你料想不到的奇特的光、电、磁、热、力和化学等方面的性质。如将金属制成纳米粉末后就变成了黑色，且不导电，机械强度也大幅度提高。下列说法中可能错误的是（ ）
A.纳米碳虽然质地柔软，但强度却很大
B.纳米氧化辞能吸收电磁波
C.金黄色的金粉应该属于纳米材料
D.在空气中能自燃的铁粉应该属于纳米材料
二、填空题
1.铁被称为“未来的金属”，铁制坦克、潜水艇、军舰没有磁性，不会被磁性水雷发现，这属于_________性质（填“物理”或“化学”，下同）。钛可以代替不锈钢，抗蚀性强，这是铁的性质。镍钛合金具有"记忆"功能，变形后加热95℃以上，便可恢复原形，科学家把这种现象称为“形状记亿反应”这属于________性质。
2.谁都知道玻璃是透明的，可是陶瓷也有透明的，1957年美国科学家用高纯的氧化铝粉掺入氧化镁粉原料，在高温下制得了世界上第一块能通过90%光线的半透明陶瓷。接着科学家又采用真空加压等技术消除了陶瓷中的微小气孔，制成了全透明陶瓷。
（1）写出氧化铝的化学式：__________
（2）微小气孔对光起了（ ）
A.反射作用 B.折射作用 C.干涉作用 D.衍射作用
（3）采用真空加压技术可以消除微小气孔的原因是_____________________。
3.纳米材料具有特殊的性能，“引火铁”（极细的铁粉）是一种准纳米材料，它在空气中可以自燃，下图是用新制的四氧化三铁与纯净的氢气制备“引火铁”的装置。
（1）写出四氧化三铁与氢气反应生成“引火铁”的化学方__________________________。
（2）B、C所盛的物质分别是_______；_______。
（3）加热前，如何检验装置中的空气是否排尽？
《第6节 材料的利用与发展》教案
教学目标
1、初步认识纳米材料的高科技应用。
2、常识性了解“绿色”能源。
3、常识性了解记忆合金在各种领域的应用。
4、通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学习的积极主动性。
教学重点与难点
1、重点：初步认识新型材料的高科技应用。
2、难点：了解材料的发展史。
课前准备
1、教师：PPT，教案。
2、学生：上网查找有关材料的资料，并分类总结。
教学过程
一、材料的发展历程
提问：你们知道材料的发展是吗？哪位同学可以起来回答一下。
总结材料的发展史：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。
二、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。包括：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。
1、光电子材料：实现光子变电子、电子变光子、一种频率的光子变为另一种频率的光子，或自发辐射变为受激辐射的技术，称为光电子技术。
2、先进复合材料：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。
3、超级陶瓷材料：纳米陶瓷等。
4、新型金属材料：记忆合金、铝合金、金属玻璃等。
5、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、高吸水性高分子材料等。
6、纳米材料：纳米材料是指由粒径在1—100纳米之间的粒子组成的材料。将宏观物体细分成纳米粒子后，它将显著的不同。纳米材料在机械强度、磁、光、声、热等方面都与普通材料有很大的不同。
①一般陶瓷脆性较大，撞击易破碎，而纳米陶瓷有很好的韧性，撞击也不易破裂。
②新型纳米油墨的色调更浓，书写的字迹色泽更好。
③将纳米铅粉末加入到固体燃料中，会使火箭推进器的前进速度增加好几倍。
三、材料制造与环境保护
1、“绿色化学”：又称环境友好化学，它的主要特点如下：
（1）充分利用资源和能源，采用无毒、无害的材料；
（2）在无毒、无害的条件下反应，以减少废弃物向环境中的排放；
（3）提高原子的利用率，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、社区安全和人体健康的环境友好产品。
2、工业“三废”及处理。
（1）工业“三废”是指废水、废渣、废气。
（2）处理方法如下：
①“废气”的处理一般安装回收设备，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，二氧化碳、二氧化硫可利用与碱溶液反应除去。
②“废渣”的处理一般是制水泥或其他建筑材料，变废为宝，如含磷的废渣可转化成磷肥等。
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，制成需要的金属材料等，废水符合排放要求后再排放到河流中或循环利用。
3、探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
（1）设计实验方案：课本介绍了一种方案，其它方案还有以下三种：
方案一：Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
方案二：2Cu＋O22CuO；CuO＋H2SO4CuSO4＋H2O。
方案三：Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu（NO3）2；Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3；Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O。
（2）针对原料的利用率、产生的污染、制备成本等方面进行讨论。
方案一：利用率低、会产生污染。
方案二：可以利用。
方案三：成本高、步骤繁琐。
化工生产原则：除了处理“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。
课件22张PPT。材料的利用与发展原始人生产矛的过程石制割砸器具印第安人的石斧陶瓷青铜鼎青铜器时代青铜宝剑青铜编钟古代铁器犁塑料和橡胶碳纳米管超级塑料超级计算机材料的发展历程 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(信息时代)标志着生产力的不断发展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。 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 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
人工器官、可降解材料、
高吸水性高分子 讨论 :
现在有些同学牙齿排列不整齐,你知道医学上是采取什么办法进行矫形的吗?记忆合金材料纳米材料纳米
材料长度单位，1纳米等于10-9米，相当于头发丝的万分之一粗细。如果将1纳米的物体放到乒乓球上，就好像一个乒乓球放在地球上一样。纳米材料指由粒径在1-100纳米之间的粒子组成的材料。 纳米材料制成的金属硬度会提高数倍把纳米催化剂溶解在汽油里,可大大提高内燃机的工作效率在列车车轮旁边安装小型超导磁体，在列车向前行驶时，超导磁体则向轨道产生强大的磁场，并和安装在轨道两旁的铝环相互作用，产生一种向上浮力，消除车轮与钢轨的摩擦力，起到加快车速的作用。高温超导体在悬浮列车上应用的研究集中在日本。 超导材料当某种材料在低于某一温度时，出现电阻为零的现象即超导现象，该温度即是临界温度（Tc）。超导体是一种抗磁体，低于临界温度时，超导体排斥任何试图施加于它的磁场， 当钇钡铜氧（YBCO）超导材料被冷却到液氮温度（-196℃）时，就从正常态转变为超导态。由于悬浮车和轨道之间没有直接的接触磨擦，只要沿轨道方向给车体一个很小的推动力，悬浮车就将沿轨道延伸方向运动。如果轨道磁场非常均匀（没有磁阻尼的理想状态），且车体在封闭的真空环境中运动，车的运动速度将不会衰减。中国研制的超导悬浮车大堂灯光部分使用了光纤灯传输损失少，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光纤材料燃料：
原料：
“三废”:
生产工艺:材料制造与环境保护大量燃烧产生大气污染原料的利用率很低工业三废不处理随处排放只考虑利益的使用不安全的材料和工艺工业“三废”废气废水废渣炼钢棕色气体氧化铁回收炼钢一氧化碳化工原料或燃料炉渣矿渣水泥或磷肥热量水蒸气、发电合成材料简介
合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，其特质与原料不同，如塑料、合金（部分合金）等。塑料、合成纤维和合成橡胶号称20世纪三大有机合成材料。它的登台大大地提高了国民生活水平，对国计民生的重要性是不言而喻的。
合成材料又称人造材料，是人为地把不同物质经化学方法或聚合作用加工而成的材料，主要是指通过化学合成将小分子有机物如烯烃等合成大分子聚合物。现在人们用的很多东西都是有机合成材料，比如很多眼镜都是用有机玻璃做的，当然汽车上的窗，轮胎都是，生活中用的塑料袋，电磁炉上的底盘等.可以说有机合成材料在很多方面已经能够代替一些金属的耐高温的功能作用!
合成材料包括塑料、纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料。合成纤维和人造纤维统称为化学纤维。合成塑料、合成纤维和合成橡胶号称20世纪三大有机合成材料。它的登台大大地提高了国民生活水平，对国计民生的重要性不言而喻。
复合材料简介
复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。
复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。
