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第6节
材料的利用与发展
浙教版
初中
材料与人类社会发史
陶器
石制割砸器具
印地安人用的石斧
石器
青铜宝剑
青铜鼎
青铜器
铁斧
铁器
铁犁
金属材料
半导体芯片
碳纤维材料制成的自行车前叉
光纤维材料制成的胃镜
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、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。
材料的发展历程
石器
陶器
青铜器
铁器
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
光电子信息材料
是指在微电子、光电子技术和新型元器件基础产品领域中所用的材料，主要包括单晶硅为代表的半导体微电子材料；激光晶体为代表的光电子材料；介质陶瓷和热敏陶瓷为代表的电子陶瓷材料；钕铁硼（NdFeB）永磁材料为代表的磁性材料；光纤通信材料；磁存储和光盘存储为主的数据存储材料；压电晶体与薄膜材料；贮氢材料和锂离子嵌入材料为代表的绿色电池材料等。这些基础材料及其产品支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等现代信息产业的发展。
先进复合材料
先进复合材料（Advanced
Composites
Material，简称ACM）专指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。ACM具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、隔热、隔音、减震、耐高（低）温等特点，已被大量运用到航空航天、医学、机械、建筑等行业。
树脂基复合材料
超级陶瓷材料
超级陶瓷，按原料组成可分为：氧化铁陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化钛陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和金属陶瓷等。特种陶瓷的应用范围从电容器、滤波器、点火器、保温材料、医疗器械和通讯元件等方向扩展到航天、卫星及半导体芯片等高新技术领域。
超级陶瓷质地坚韧，
制成的刀具削铁如泥
保温材料
新型金属材料
记忆合金、铝合金、金属玻璃
金属玻璃又称非晶态合金，
它既有金属和玻璃的优点，
又克服了它们各自的弊病．如玻璃易碎，
没有延展性。金属玻璃的强度高于钢，
硬度超过高硬工具钢，
且具有一定的韧性和刚性，
所以，
人们赞扬金属玻璃为“敲不碎、砸不烂”的“玻璃之王”。
形状记忆合金（shape
memory
alloys，SMA）是通过热弹性与马氏体相变及其逆变而具有形状记忆效应（shape
memory
effect，SME）的由两种以上金属元素所构成的材料。
新型高分子材料
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等
超导材料
超导材料，是指具有在一定的低温条件下呈现出电阻等于零以及排斥磁力线的性质的材料。已发现有28种元素和几千种合金和化合物可以成为超导体
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
1nm
=
10-9m
材料制造与环境保护
某厂想利用存积的废料——铜屑来制备硫酸铜，以满足市场需求。如果你们是该厂的技术开发小组，请你们设计几种制备的方法。
2.
Cu
浓H2SO4
CuSO4
3.Cu
CuO
O2
CuSO4
H2SO4
Cu(NO3)2
Cu(OH)2
4.Cu
AgNO3
NaOH
CuSO4
H2SO4
1.
Cu
稀H2SO4
CuSO4
写出上述制备方案的化学方程式
5.
Cu
FeSO4
CuSO4
探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
方案2：Cu＋2H2SO4（浓）＝CuSO4＋SO2↑＋2H2O
方案3： 2Cu＋O2＝2CuO
CuO＋
H2SO4＝
CuSO4＋H2O
方案4： Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu（NO3）2
Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3
Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O
方案1：Cu＋
H2SO4（稀）＝
不反应,Cu的活动性排在H后面
方案5：Cu＋
FeSO4＝
不会反应,Cu的活动性比Fe弱
请对以上方法在原料的利用率及产生的污染方面进行讨论，指出绿色工艺的可行性。
1、原理的可行性
2、原料的利用率
3、产生的污染
4、制备成本等方面
方案的评价（考虑因素）：
2.
Cu
浓H2SO4
CuSO4
3.Cu
CuO
O2
CuSO4
H2SO4
Cu(NO3)2
Cu(OH)2
4.Cu
AgNO3
NaOH
CuSO4
H2SO4
1.
Cu
稀H2SO4
CuSO4
评价：
5.
Cu
FeSO4
CuSO4
不反应，理论上不可行
生成SO2会产生污染，且消耗浓H2SO4多，利用率低
反应原料易得，无污染，原料利用率高
无污染，但需多步反应，操作复杂，原料成本较高，不经济
铜和硫酸亚铁不反应，理论上不可行
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。
为了保护环境，防治污染，最终达到在保持良好环境的条件下发展工业，我国采取了哪些处理和解决”三废“的措施？
思考：
除了及时处理“三废”，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染,实行“绿色工艺”。
绿色食品
绿色旅游
绿色装修
绿色工地
安全无公害，不使用化肥和农药
不破坏自然环境和文物设施
降噪、降尘
环保材料——无毒
绿色化学
生产工艺无毒、安全、原子转化率高
绿色行为
想一想生活中我们可以去做到哪些绿色行为
不用一次性筷子
控制实验药品用量
不随地吐痰
不用含氟冰箱
不用含磷洗衣粉
垃圾袋装，分类投放
少用不可降解的塑料制品
不吃野生动物
节电节水
课堂小结
材料的利用与发展
材料的发展
材料制造与环境保护
新型材料
材料的发展史
“绿色”新工艺
三废的防治
新型材料种类：
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(高分子树脂）
1、中国林业科学研究院将木材经化学品处理，剥离半纤维素和木质素制成的木材海绵，可以从水中吸附油脂，吸油量可达到其自身重量的16-46倍，可重复使用多达10次。这种新型海绵在容量、质量和可重复使用性方面超越了现有的所有其他海绵或吸附剂。下列说法正确的是（ ）
A．在木质海绵中碳原子不再运动
B．木材海绵能够有效解决石油和化学品泄漏
对世界各地的水体造成的破坏
C．木质海绵吸附油污的过程中生成了新物质
D．木质海绵是一种新型化合物
B
课堂练习
2、二氧化碳聚合物是二氧化碳在催化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，被广泛用于医药和食品包装、一次性餐具等行业。下列有关二氧化碳聚合物的说法中，错误的是（ ）
A．二氧化碳聚合物是二氧化碳的固体
B．二氧化碳聚合物生产原料为二氧化碳，原料丰富且价格低廉
C．二氧化碳聚合物的生产和使用，可有效防止其它塑料产生的白色污染
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”
A
3、人们发现组成为铝-铜-铁-铬的准晶体具有低摩擦系数、高硬度、低表面能以及低传热性，正被开发为炒菜锅的镀层，这为准晶体的开发和利用提供了先例．下列关于准晶体的说法不正确的是（ ）
A．准晶体具有的耐磨性、耐高温、低密度属于物理性质
B．准晶体铝-锰合金中的原子是静止不动的
C．准晶体具有良好的抗氧化性属于化学性质
D．准晶体的优良性能将会在材料工业中得到广泛应用
B
4、纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。1纳米=10-9米。当材料的晶粒（或微粒）的大小处于纳米级时，其性质就会出现奇异的变化。如：各种块状金属显示一定的颜色（多数银白色，少数呈红色），但当其细化到纳米级时，都成了黑色。纳米ZnO能吸收雷达电磁波，可用作“隐形’’飞机的涂料。下列说法中，你认为正确的是（ ）
A．用氢气还原氧化铜的实验中，得到的铜粉是纳米铜
B．纳米氧化锌的化学性质类似于纳米氧化铁，不能与稀硫酸反应
C．黑白照相底片上析出的银颗粒处于（或小于）纳米级大小
D．“隐形”飞机就是人的肉眼看不到的无色透明的飞机
C
5、化学材料和化学技术在智能房屋建设和家居生活中有着广泛应用。
（1）硅是太阳能光电转化的基础材料。高温下用碳与二氧化硅发生置换反应制得粗硅，写出反应的化学方程式___________________________。
（2）有毒气体传感器可检测家用燃气不完全燃烧产生的有毒气体
__________（填化学式），并及时报警。
C+SiO2
Si+CO2↑
高温
CO
（3）新型碳纤维密度比铝小，强度是铁的20倍，具有抗电磁辐射、耐腐蚀的特点，化学性质与碳相似。新型碳纤维在生产生活中可用作__________（填字母序号）。
A．建筑材料
B．电磁辐射屏蔽材料
C．飞机机翼
（4）饮用水净化系统中设备三中臭氧的作用是____________________。
ABC
杀菌消毒
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
