《材料的利用与发展》分层练习
基础题
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
7.材料是人类文明进步的标志。下列不同时代物品的材料在加工、制取过程中只发生物理变化的是（）
A. 石器 B. 青铜器
C. 铁器 D. 高分子材料
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（1纳米＝10－9米）级的大小时，会产生许多让人意想不到的奇特的光、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. 纳米氧化锌能吸收电磁波
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
能力题
9.一些特定成分的合金具有记住本来面目的能力，并能够恢复原先设定的形状。这种被人们称为“记忆合金”的神奇材料的出现，使得金属的应用又向前跨进了一步。记忆合金的这一特性目前得到较为广泛应用的领域是（）
A. 牙齿整形 B. 器官移植
C. 电机制造 D. 电缆制造
10.用镍钛合金制成的宇宙飞船自展天线，在低温下被折叠，进入太空后，在阳光照射下可重新展开，恢复成原状。关于此天线制作材料的描述错误的是（）
A. 具有形状记忆功能 B. 具有很低的熔点
C. 具有良好的延展性 D. 具有良好的导电性
11.下列生活方式中，不符合“践行绿色生活”理念的是（）
A. 用手帕代替纸巾
B. 将废弃的干电池扔入河道
C. 短途旅行时用自行车代替机动车
D. 垃圾分类后放入指定的垃圾箱
12.据报告，我国首先在世界上实现了二氧化碳聚合物的大规模工业化生产。二氧化碳聚合物是二氧化碳在催化剂作用下生成的高分子化合物。它具有良好的阻气性、透明性和使用后全降解无污染等优点，广泛用于医药、食品包装和一次性餐具等行业。下列说法错误的是（）
A. 二氧化碳聚合物的生产和使用不会产生白色污染
B. 二氧化碳聚合物的生产原料为二氧化碳，原料非常丰富且价格低廉
C. 二氧化碳聚合物是二氧化碳的固体
D. 二氧化碳聚合物的生产和使用，既减少了温室气体二氧化碳的排放，又得到了非常有用的产品，真正做到了变废为宝
13.信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅，单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等。硅的纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法之一如下：
SiO2Si（粗硅）SiHCl3（沸点31.5℃）Si多晶硅―→单晶硅
近年来用得较多的另一种方法是用金属硅化物（Mg2Si）与盐酸作用制得硅烷，再加热分解硅烷可得高纯硅。
根据上述信息回答下列问题：
（1）从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？
（2）把方法二中生产高纯硅的两个化学反应方程式补充完整：Mg2Si＋4HCl===__＋SiH4↑；SiH4Si＋__。
提高题
14.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，铝的利用是近百年的事，这个先后顺序跟什么有关？（）
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
15.全世界每年产生有害物达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
10.某探究小组设计了下列四种制备物质的实验方案，其中能实现的是（）
A. CaOCa（OH）2溶液NaOH溶液
B. CuOCuCl2溶液Cu
C. FeFe2O3Fe2（SO4）3溶液
D. H2HClNaCl溶液
16.铜跟浓硫酸的反应原理是 Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O。 某小组同学用如图所示装置制取硫酸铜。 请回答下列问题：
（第11题）
（1）图中B装置用来收集SO2（已知SO2的密度大于CO2的密度）
（2）图中C装置的作用是防止氢氧化钠溶液倒吸入B瓶中，装置D的作用是
（3）充分反应后，烧瓶中的铜片仍有剩余，那么硫酸是否也有剩余呢？该小组同学进一步研究：待烧瓶冷却后，将烧瓶中的混合物稀释、过滤，用滤液做了如下实验。
实验1：用pH试纸测试滤液pH，其pH约为1。
实验2：取少量滤液于试管中，向试管中滴加氯化钡溶液，有白色沉淀生成。
你认为，___（填“实验1”或“实验2”）可说明硫酸有剩余。
（4）以铜片与浓硫酸为原料用上述方法制取硫酸铜，存在的缺陷有______（答出两点即可）。
答案和解析
基础题
1、C
2、A
3、C
4、C
5、C
6、A
7、C
8、A
能力题
9、B
10、B
11、C
12（1）由碳还原二氧化硅得到的单质硅中，杂质含量过高。
（2）2MgCl2；2H2
13、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。
提高题
14、【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。
15、B【解析】 Ca（OH）2与NaCl、HCl与Na2SO4不发生反应，故A、D选项错误，C选项中Fe在O2中燃烧生成Fe3O4。
16、（2）吸收二氧化硫，防止污染空气。
（3）实验1
（4）反应需要加热，消耗了大量能量；产生了有毒气体SO2，污染环境等
【解析】 （1）由于二氧化硫的密度大于空气，应利用向上排空气法收集，故长管进气，短管出气。（2）由于二氧化硫有毒、能与氢氧化钠反应，所以装置D的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气。（3）由于生成物中含有硫酸铜，能跟氯化钡反应产生沉淀，对判断硫酸是否存在产生了干扰。硫酸显酸性，所以，能证明浓硫酸有剩余的是实验1。（4）由实验过程可知，存在的缺陷有：消耗大量的能量，产生了有毒的气体等。
《材料的利用与发展》教学设计
本课题是浙教版科学九年级上册第二章化学部分物质转化与材料利用的第6节，本节内容是材料的利用与发展，教材的目的旨在使学生初步认识纳米材料的高科技应用，常识性了解“绿色”能源，常识性了解记忆合金在各种领域的应用，通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习化学的热情，调动学习的积极主动性。
【知识与能力】
了解材料的发展与人类文明的关系；了解部分新型材料的性能和使用；通过“用铜制备硫酸铜”的探究，了解材料制造产生的污染及防治。
【过程与方法】
能从不同角度思考方案的可行性；能通过查阅资料解决科学学习中的问题。
【情感态度与价值观】
通过对师昌绪的了解深化为国争光的思想和荣誉感；进一步树立绿色工艺、绿色化学的思想。
【教学重点】
了解新型材料的应用
【教学难点】
材料制造产生的污染与防治
投影仪、PPT
（一）引入新课
常见的材料有哪些？请各举出几种
学生活动：学生根据自己已有的相关经验进行回答
教师活动：展示PPT上的图片，询问学生知道这些材料出现的早晚顺序吗？
【设计意图】
从生活中的材料入手引入新课，激发学生学习兴趣，并把问题引向今天的主题。
（二）新课教学
1、可以说材料技术决定了人类文明的进程。
教师活动：现在我们一起来回顾一下材料发展的历史：
石器→陶器→铜器→青铜器→铁器→新型材料
提问：为什么青铜器时代比铁器时代来的更早？
2.什么是新型材料？
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。
3.你知道哪些新型材料？
由同学们分组上台介绍本小组搜集的新型材料相关资料。
光电子材料、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、纳米材料等。
从古到今，可以说材料技术的日新月异极大地推动了人类文明飞速的发展，但是它也给我们带来了最大的问题——污染。
4、材料制造与环境保护
（一）探究：用铜制备硫酸铜的方法
设计方案：（1）铜与浓硫酸在加热条件下反应，生成硫酸铜、二氧化硫和水；
（2）加热铜生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜；
（3）铜和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反应生成氢氧化铜和氯化钠，最后用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜。
评价方案：
方案一：利用率低、会产生污染。
方案二：可以利用。
方案三：有污染、步骤繁琐。
（二）工业“三废”及处理
（1）什么是工业“三废”？是指废水、废渣、废气。
（2）处理方法----分组展示搜集的三废处理方法或新工艺：
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）绿色行为
【设计意图】
使学生了解到什么是新型材料，并对工业三废有一定的认识，知道环境保护的重要性及相应措施，领悟生活中有很多科学，学会用科学知识解析生活中现象。利用所学知识解决生活中的问题，提高学生的语言交流能力。
略
课件20张PPT。浙江教育出版社 九年级 | 上册 知道这些材料出现的早晚顺序吗为什么青铜器时代比铁器时代来的更早？因为铁的金属活泼性比铜大，
铁在自然界中多以化合态存在，而铜则有游离态。
所以导致古代时候难以把铁从铁的化合物中分离出来
而铜却比较方便,
另外炼铁的温度要比炼铜的要高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010203040506材料的发展史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。136542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 记忆合金
纳米金属
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
纳米陶瓷
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
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
抗高温据《世界报》报道，德国波恩的达姆施塔特技术大学研制成了一种集坚硬和耐高温两大优点于一体的超级陶瓷。这种新的陶瓷可耐高温1600℃，广泛应用于发动机，汽轮机制造及航天航空工业上。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了
纳米材料纳米是一个长度概念，1nm=10-9m，纳米材料是指其基本颗粒在1-100nm范围内的材料。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，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。
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。一种用新型高分子软质材料制成的“无毛牙刷”在成都亮相。这款新型“无毛牙刷”只湿水不吸水，能阻止各种杂物进入擦体内部。 怎样以铜为原料制备硫酸铜？设计方案一:铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、水、二氧化碳。原理：Cu + H2SO4（浓）= CuSO4 + SO2 + H2O设计方案二：铜加热生成氧化铜加稀硫酸生成硫酸铜和水。原理：2Cu+O2===2CuO CuO+H2SO4==CuSO4+H2O设计方案三：将铜与氯气加热转化为氯化铜，然后将氯化铜和氢氧化钠反应，生成氢氧化铜和氯化钠，最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜。原理：Cu + Cl2== 2CuCl2 CuCl2 + NaOH == Cu(OH)2 + NaCl
Cu(OH)2+H2SO4==CuSO4+2H2O CuH2SO4浓CuSO4 CuCuOO2CuSO4H2SO4 CuCl2CuCl2Cu（OH）2NaOHCuSO4H2SO4利用率低、会产生污染 可以利用 因所选原料氯气有毒，不符合环保要求工业“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。三废处理方法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”新工艺绿色话题绿色食品：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、原子转化率高想一想生活中我们可以去做到哪些绿色行为？
