資源簡介

(共22張PPT)
浙教版 九年級上
第6節(jié) 材料的利用與發(fā)展
教材解析
【核心概念】
12.技術(shù)、工程與社會 1.物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
【學習內(nèi)容與要求】
12.2 技術(shù)與工程改變了人們的生產(chǎn)和生活
④舉例說明重大的技術(shù)發(fā)明會給人類社會深遠的影響。
12.3科學、技術(shù)與工程相互影響與促進
⑤列舉科學原理轉(zhuǎn)換為實用技術(shù)的案例。
⑥知道科學對技術(shù)與工程具有指導意義。
創(chuàng)設(shè)情境
新型材料的出現(xiàn)，大大推動了生產(chǎn)力的發(fā)展，促進了人類社會文明的進步。
人類歷史上不同時代所使用的生產(chǎn)工具或戰(zhàn)爭中使用的武器，都記錄了材料的發(fā)展過程。
人類使用材料的發(fā)展歷程是怎樣的？
原始人打制的石器
青銅制品
我國化合物半導體
材料進入生產(chǎn)階段
光導纖維—信息高速公路的基礎(chǔ)材料
探究實踐
材料的發(fā)展歷程：
石器
陶器
青銅器
鋼鐵的使用
合成材料的使用
新型材料的使用
原始社會
火的發(fā)明
商朝
春秋晚期
100多年前
21世紀
標志著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展
探究實踐
隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們有目的地改進材料的性能，使半導體材料、光纖材料（如圖）、碳纖維復合材料等新型材料不斷涌現(xiàn)，促進了通訊、計算機、航空、航天等行業(yè)迅速發(fā)展。人類社會進入了信息時代。
我國化合物半導體材料進入生產(chǎn)階段
光導纖維——信息高速公路的基礎(chǔ)材料
什么是新型材料？新型材料有什么特點？
探究實踐
新型材料是指那些新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有優(yōu)異特性和功能并能滿足技術(shù)進步所需的材料。
以超級塑料制成的頭盔防彈、抗壓、撞不破
超級陶瓷質(zhì)地堅韌，制成的刀具削鐵如泥
超級玻璃能根據(jù)光照的強度改變顏色
探究實踐
新型材料有哪些？
光電子信息材料
先進復合材料
超級陶瓷材料
新型金屬材料
新型高分子材料
超導材料
陶瓷基復合材料 碳纖維復合材料
納米陶瓷
記憶合金、鋁合金、金屬玻璃
導電塑料做成的塑料電池
新型材料
樹脂基復合材料 金屬基復合材料
人工器官、可降解材料、
高吸水性高分子
探究實踐
板書設(shè)計
探究實踐
現(xiàn)代科技發(fā)展，促使新型材料研究日益向微觀層次深入，產(chǎn)生了納米材料。
用納米陶瓷粉末燒成的陶瓷卻有很好的韌性，即使被撞倒也不破裂；
新型納米油墨的色調(diào)更濃，書寫的字跡色澤更好；
將納米鉛粉末加入到固體燃料中，就會使火箭推進器的前進速度加快好幾倍。
納米材料在各個領(lǐng)域有著廣闊的應用前景。
納米材料是指其基本顆粒在1~100納米范圍內(nèi)的材料。
性能：納米材料與普通材料相比，在機械強度、磁、光、聲、熱等方面都有很大的不同。
金屬納米材料
納米（nm）是一個長度概念，1納米是1米的十億分之一（10-9米），20納米約為一根頭發(fā)絲的三千分之一。
金屬納米材料具有很多金屬材料通常沒有的優(yōu)異性能。例如，金屬在常溫下有很好的韌性與延展性，但在低溫時則很脆，而納米銅（Cu）和納米鉻（Cr）的交替多層結(jié)構(gòu)在零下269℃仍有較高的延展性。納米金屬的熔點大幅度降低，如塊狀金熔點高達1064℃，而線度為2納米的金粉327℃就融化了，可為較低溫度下形成合金提供新工藝。金屬納米微粒對環(huán)境中的光、熱、濕度和溫度極為敏感，可將金屬納米材料（如鉑、鈀等）用于傳感器的制造。在火箭燃料中添加1%的超細鋁（Al）粉或鎳（Ni）粉，燃燒效率可成倍提高。
人們對于宏觀物體（小至肉眼能見的物體，大到宇宙天體）與微觀物體（原子、分子及更小的微粒），都已作了很多研究，取得了很多規(guī)律性的認識，然而上述兩個領(lǐng)域之間1~100納米大小的那塊領(lǐng)地，直到20世紀80年代末才被人們重視。探究納米領(lǐng)域的意義與價值不僅在于能夠獲得許多具有獨特性能的材料，而且打開了微觀與宏觀的通道，對于人們?nèi)嬲J識宏觀世界將產(chǎn)生重大的影響。
探究實踐
人們在制造材料的過程中會產(chǎn)生許多污染。為了減少污染，人們需要探尋無污染或低污染的“綠色”新工藝，需要探索污染物的防治、轉(zhuǎn)化和綜合利用的途徑。
怎樣以銅為主要原料制備硫酸銅
1. 提出問題：
以銅為主要原料制備硫酸銅的綠色工藝的可行性如何？
2.設(shè)計制備方法、原理及評價：
（1）銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、水、二氧化硫。
Cu + H2SO4(濃) = CuSO4 + SO2↑ + H2O
原理：
評價：
利用率低、會產(chǎn)生污染。
探究實踐
探究實踐
（2）銅加熱生成氧化銅加稀硫酸生成硫酸銅和水。
CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O
2Cu + O2 == 2CuO
（3）將銅與硝酸銀反應生成硝酸銅，然后將硝酸銅和氫氧化鈉反應，生成氫氧化銅和硝酸鈉，最后利用氫氧化銅和硫酸反應制取硫酸銅。
Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2
Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 2NaNO3
Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
原理：
原理：
評價：
原料利用率高，無污染。
評價：
成本高、步驟繁鎖。
化學工業(yè)給社會帶來巨大財富和眾多產(chǎn)品的同時，也向周圍環(huán)境排放了大量的“三廢”（廢水、廢渣、廢氣），使自然界的生態(tài)平衡遭受破壞。
廢水
廢渣
廢氣
探究實踐
煉鋼與“三廢”的回收利用
煉鋼過程中會產(chǎn)生大量的棕色煙氣，其主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳氣體等，因此工廠安裝了回收設(shè)備，將這些“放在錯誤地點的原料”進行回收利用。例如，從煙氣中回收的氧化鐵塵粒可以用來煉鋼；得到的一氧化碳可以做化工原料或燃料；煙氣帶出的熱量可以用于制造水蒸氣。此外，煉鋼時生成的爐渣可以用來做礦渣水泥，含磷量較多的爐渣則可加工成磷肥等。
在化學工業(yè)中，除了要及時處理好“三廢”，還要努力提高原料的利用率，增加產(chǎn)品的產(chǎn)量，從根本上降低生產(chǎn)對環(huán)境造成的污染。
探究實踐
2.銅能與濃硫酸反應，生成硫酸銅、二氧化硫和水，是否會不斷反應直到硫酸反應完？為什么？
不會。
隨反應的進行，濃硫酸變成了稀硫酸，
銅排在H后面不會跟稀硫酸發(fā)生反應。
1.從人類利用金屬的歷史看，先是青銅器時代，而后是鐵器時代，鋁的利用則是近百年的事,這個先后順序跟什么因素有關(guān)？
金屬活動性順序、
金屬冶煉的難易程度
課堂反思
3.化學反應的四種基本類型中，哪種最符合“綠色化學”？
化合反應
1.從金屬材料的發(fā)展歷史來看,先是青銅器時代,而后是鐵器時代,鋁的利用則是近百年的事,這個先后順序與下列因素有關(guān)的是(　　)
①金屬的活動性 ②地殼中金屬元素的含量
③金屬的延展性 ④金屬的導電性 ⑤金屬冶煉的難易程度
A. ①④ B. ①⑤ C. ②③ D. ④⑤
B
　[解析]材料的發(fā)展與當時社會科學技術(shù)發(fā)展水平有很大的關(guān)系。在科技水平比較落后的年代,冶煉活潑的金屬非常不容易,所以一般來說,使用越早的金屬越穩(wěn)定。
遷移應用
2.下列物質(zhì)中，屬于通過化學研究生產(chǎn)出來的新材料的是( )
①隔水透氣的高分子薄膜　　
②用來制造破冰斧的玻璃纖維增強塑料　　
③具有超塑延展性的納米銅　　
④醫(yī)療上用的人造血管
A．①② B．③④ C．①②③ D．①②③④
D
遷移應用
3.全世界每年產(chǎn)生的有害物達3億~4億噸,不僅對環(huán)境造成危害,甚至威脅著人類的生存,所以科學家提出“綠色化學”的概念。下列不屬于“綠色化學”研究內(nèi)容的是(　　)
A.“綠色化學”研究對環(huán)境無污染的清潔能源的開發(fā)
B.“綠色化學”研究可降解塑料的開發(fā)
C.“綠色化學”就是從源頭上消除污染
D.“綠色化學”就是研究形狀記憶合金的開發(fā)與應用
D
[解析]“綠色化學”的核心要求是從源頭上消除污染,在生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生污染物,是根治環(huán)境問題最有效的方法。
遷移應用
材料發(fā)展史
石器
陶器
金屬
合成材料
新型材料
光電子信息材料、先進復合材料、超級陶瓷材料、新型金屬材料、新型高分子材料、超導材料
材料的制造要采用“綠色”工藝
安全、經(jīng)濟、操作簡單、原料利用率高、產(chǎn)量高、環(huán)保等
板書設(shè)計
第6節(jié) 材料的利用與發(fā)展
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