資源簡介

(共20張PPT)
第2章　物質的轉化與材料利用
2．6　材料的利用與發展
一、材料與人類社會發展
人類材料的發展史：舊石器時代→新石器時代→銅器→青銅器→鐵器時代→新材料時代。
二、新型材料
新型材料是指那些新出現或正在發展中、具有優異特性和功能并能滿足技術進步所需要的材料，如光電子信息材料、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、納米材料等。
三、材料制造與環境保護
人們在實際生產和實驗中選擇某物質的制備方法時，需要考慮的問題有：①制備過程中每一步化學反應是否符合_____________；②設計的方案要考慮原料的成本和實際設備情況，如反應所需的條件和設備是否簡單；③所需的原料是否容易獲取，是否具有較好的經濟效益；④生產過程中是否會對環境造成________等。
化學反應規律
污染
1．材料是人類文明進步的標志。下列不同時代物品的材料在加工、制取過程中只發生物理變化的是( )
A
2．納米材料被譽為21世紀最有前途的新型材料，許多材料達到納米(1納米＝10－9米)級的大小時，會產生許多讓人意想不到的奇特的光、電、磁、熱、力和化學等方面的性質。如：將金屬制成納米粉末后就變成了黑色，且不導電，機械強度也大幅度提高。下列說法錯誤的是( )
A．納米碳雖然質地柔軟，但強度卻很大
B．納米氧化鋅能吸收電磁波
C．金黃色的金粉應該屬于納米材料
D．在空氣中能自燃的鐵粉應該屬于納米材料
C
3．據悉，某海軍建造了一種反水雷的“塑料戰艦”，艦身材料是一種強化塑料。則該塑料( )
A．屬于天然高分子材料
B．一定是導電塑料
C．具有熱塑性
D．是一種具有特殊功能的合成材料
D
4．用光導纖維制造內窺鏡，探視病人內臟疾病，這是利用了光導纖維( )
A．不發生光輻射
B．能傳輸大量信息，且不怕腐蝕
C．無論怎樣繞曲，都能很好地傳導光線
D．熔點高，耐高溫
C
5．用鎳鈦合金制成的宇宙飛船自展天線，在低溫下被折疊，進入太空后，在陽光照射下可重新展開，恢復成原狀，關于此天線制作材料的描述錯誤的是( )
A．具有形狀記憶功能
B．具有很低的熔點
C．具有良好的延展性
D．具有良好的導電性
B
6．中國科學技術大學的錢逸泰教授等以CCl4和金屬鈉為原料，在700℃時制造出納米級金剛石粉末。該成果發表在世界權威的《科學》雜志上，立刻被科學家們高度評價為“稻草變黃金”。同學們對此有下列一些理解，其中錯誤的是( )
A．金剛石屬于金屬單質
B．制造過程中元素種類沒有改變
C．CCl4是一種化合物
D．這個反應是置換反應
A
7．上海世博會上的“冰壺”展館體現了芬蘭的生態創新，該館所有的建筑材料都是在環保理念上經過精挑細選的，其中采用的紙塑復合材料屬于( )
A．金屬材料 B．無機非金屬材料
C．有機合成材料 D．新型超導
C
8．醫學上有一種新的治療管腔狹窄技術，是用一種新型材料制成的支架，在低溫下(0～10℃)塑形，裝支架置入器，置入狹窄處后在體溫下迅速恢復原設計形狀，從而解除管腔狹窄問題。這種新型材料是一種( )
A．超導材料 B．納米材料
C．隱形材料 D．記憶材料
D
9．“信息”“材料”和“能源”被稱為新科技革命的三大支柱。下列敘述不正確的是( )
A．核能、太陽能、氫能等都是具有廣闊開發前景的新能源
B．制造“神舟十一號”宇宙飛船，使用了大量新型材料
C．有機高分子材料的廣泛應用有百利而無一害
D．人類應與環境和諧相處，要合理開發和利用化石燃料等礦物資源
C
10．硼纖維具有較好的耐熱性和彈性，不與氯氣、水反應，可與某些金屬反應制成新型材料。在1200～1300℃時，氯化硼(BCl3)蒸氣與干燥、純凈的氫氣反應可制得硼和氯化氫。下列說法不正確的是( )
A．含硼纖維的材料可能具有耐熱性
B．氯化硼可能與水反應
C．該反應中只有兩種物質為氣態
D．該反應需要在隔絕空氣的條件下進行
C
11．科學家發現由C60制取的化合物M有抑制艾滋病的作用，下列敘述不正確的是( )
A．廈大化學家制得了C50，它與C60都是單質
B．某物質含有C50分子和C60分子，該物質是化合物
C．由C60制取化合物M的過程，發生了化學變化
D．C60在空氣中燃燒生成二氧化碳的反應是化合反應
B
12．人們發現組成鋁—銅—鐵—鉻的準晶體具有低摩擦系數、高硬度、低表面能以及低傳熱性，正被開發為炒菜鍋的鍍層，這為準晶體的開發和利用提供了先例。下列關于準晶體的說法不正確的是( )
A．準晶體具有的耐磨性、耐高溫、低密度屬于物理性質
B．準晶體鋁—錳合金中的原子是靜止不動的
C．準晶體具有良好的抗氧化性屬于化學性質
D．準晶體的優良性能將會在材料工業中得到廣泛應用
A
13．近年來，因建設“PX”項目而引發的爭議時有發生。PX是一種重要的化工原料，從化纖織物到食品包裝，從醫療設備到家用電器，都要用到它的合成產物，PX的化學名稱為對二甲苯，它是一種低毒化合物，毒性略高于酒精。請回答下列有關問題：
(1)對二甲苯的分子結構模型
如圖所示，其中“ ”代表
碳原子，“ ”代表氫原子，
試根據分子模型寫出對二甲
苯的化學式_________。
(2)計算對二甲苯中各元素的質量比
_______________。
C8H10
C∶H＝48∶5
甲方案：______________________________；
乙方案：不能選用，因為SO2對環境有污染；
丙方案：_____________________________。

能選用，因為經濟環保
不能選用，因為反應不能發生第6節　材料的利用與發展
知識點1　材料與人類社會發展
人類歷史上不同時代所使用的生產工具或戰爭中使用的武器，都記錄了材料的發展過程。
人類材料的發展史：石器→陶器→青銅器→鋼鐵→合成材料→新型材料等幾個階段。
知識點2　新型材料
指那些新出現或正在發展中的、具有優異特性和功能并能滿足技術進步所需要的材料，如光電子信息材料、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、納米材料等。
知識點3　材料制造與環境保護
在化學工業中，除了要及時處理好“三廢”，還要努力提高原料的利用率，增加產品的產量，從根本上降低生產對環境造成的污染。
以銅為原料制備硫酸銅
(1)主要方法
方法一：銅與濃硫酸在加熱條件下反應生成硫酸銅，同時生成二氧化硫和水。
方法二：將銅在空氣中加熱轉化為氧化銅，然后利用氧化銅和稀硫酸反應制取硫酸銅。
方法三：將銅和氯氣在加熱條件下反應生成氯化銅，然后將氯化銅與氫氧化鈉反應，生成氫氧化銅和氯化鈉，最后利用氫氧化銅和硫酸反應制取硫酸銅。
(2)選擇方法的原則
方法一：濃硫酸與銅反應在生成硫酸銅的同時生成了二氧化硫氣體，這樣既浪費了原料，又因為二氧化硫有毒而造成環境污染。
方法二：原料利用率高，無污染。
方法三：所選原料氯氣有毒，不符合環保要求，且步驟多，生產成本高。因此方法二是最優方案。
說明　人們在實際生產和實驗中選擇某物質的制備方法時，需要考慮的問題有：①制備過程中每一步化學反應是否符合化學反應規律；②設計的方案要考慮原料的成本和實際設備情況，如反應所需的條件和設備是否簡單；③所需的原料是否容易獲取，是否具有較好的經濟效益；④生產過程中是否會對環境造成污染等。
易錯點　新型材料的特性
例　許多性能優異的材料都是通過化學反應制得的，下列材料和用途對應錯誤的是( B )
A．石英砂可制造光導纖維
B．二氧化硅晶片可用于制造計算機芯片
C．高強度陶瓷可制成航天飛機防熱瓦
D．鈦合金材料可用于制造航天航空器
【易錯說明】高純硅可用于制造計算機芯片，不是二氧化硅晶片。
1．中國科技大學課題組以殼聚糖作三維軟模板，研究了一種制備酚醛樹脂與二氧化硅復合材料的新方法，成功研制了具有雙網絡結構的復合氣凝膠新型隔熱防火材料，該材料具有輕質多孔、隔熱防火等特點。下列有關新型隔熱防火材料的說法錯誤的是( C )
A．建筑物使用隔熱材料可以降低能耗和提高能量利用率
B．使用新型隔熱防火材料可以避免鋼筋混凝土材質的建筑物因火災而坍塌
C．新型隔熱防火材料中的硅原子是靜止不動的
D．新型隔熱防火材料的使用可以減少普通有機隔熱材料的污染問題
2．石墨紙是最新研發的一種獨特的復合材料(如圖所示)，其成分以石墨為主，薄如紙張，比鋼要堅硬10倍且輕巧，還可以回收再利用。下列有關石墨紙的說法錯誤的是( B )
A．石墨紙是一種環保材料
B．石墨紙是絕緣體，不易導電
C．與鋼相比，石墨紙的硬度較大
D．與同體積的鋼相比，石墨紙的質量較小
3．我國制造出厚度僅0.12毫米的超薄玻璃，含有Al2O3、SiO2、B2O3等成分，可耐汽車撞擊，可用作手機、電腦和電視顯示屏的基本材料。下列說法中錯誤的是( D )
A．超薄玻璃的成分中含有氧化物
B．Al2O3、SiO2、B2O3中Si元素的化合價最高
C．超薄玻璃強度高、透光率好
D．超薄玻璃化學性質穩定，屬于純凈物
4．小金做了如下實驗：將4.2克鐵粉和4.0克氧化銅粉末均勻混合，然后一次性投入盛有200克9.8%稀硫酸的大燒杯中。觀察到如下現象：立即出現紅色固體，前階段沒有明顯的氣泡產生，后階段產生大量無色氣泡，充分反應后上層清液呈淺綠色。由此小金作出下列判斷，其中不合理的是( D )
A．“立即出現紅色固體”是由于很快發生了如下轉化：CuOCuSO4Cu
B．“產生大量無色氣泡”是由于發生了如下反應：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
C．該實驗條件下，硫酸銅比稀硫酸更容易跟鐵粉發生反應
D．在不同濃度的硫酸銅和稀硫酸的混合溶液中投入鐵粉，都是硫酸銅先跟鐵粉反應
5．某探究小組設計了下列四種制備物質的實驗方案，其中能實現的是( B )
A．CaOCa(OH)2溶液NaOH溶液
B．CuOCuCl2溶液Cu
C．FeFe2O3Fe2(SO4)3溶液
D．H2HClNaCl溶液
6．某款國產手機使用了目前國內最薄的玻璃作為顯示屏材料。該玻璃厚度只有0.12毫米，它具有良好的韌性和彈性。
(1)該手機使用超薄玻璃作為其顯示屏，利用了玻璃的優點是__AB__。
A．透光性好、密度小
B．強度大、耐腐蝕性好
C．導電性好
D．耐磨性好
(2)該手機內的鋰電池的使用是利用__化學__能和__電__能的轉化過程。
(3)氟元素和氫元素形成的化合物(HF)的水溶液為氫氟酸，可用于玻璃雕刻，其主要原理是氫氟酸能與玻璃的主要成分二氧化硅發生反應，生成四氟化硅氣體和水，該反應的化學方程式為__4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O__，屬于化學反應中的__復分解反應__類型。
7．信息產業的飛速發展離不開材料科學的推動。信息產業的核心材料是高純度的硅，單晶硅可用來制作大規模集成電路、整流器等。硅的純度越高，大規模集成電路的性能就越好。高純度的單晶硅生產方法之一如下：
SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸點31.5 ℃)Si多晶硅―→單晶硅
近年來用得較多的另一種方法是用金屬硅化物(Mg2Si)與鹽酸作用制得硅烷，再加熱分解硅烷可得高純硅。
根據上述信息回答下列問題：
(1)從方法一生產單晶硅的過程看，由碳還原得到的硅為何還要進一步處理？__由碳還原二氧化硅得到的單質硅中，雜質含量過高__。
(2)把方法二中生產高純硅的兩個化學反應方程式補充完整：Mg2Si＋4HCl===__2MgCl2__＋SiH4↑；SiH4Si＋__2H2↑__。
8．堿式碳酸鋅[Znx(OH)y(CO3)z]是制備功能材料ZnO的原料，其反應的化學表達式為：Znx(OH)y(CO3)zZnO＋CO2↑＋H2O(x、y、z為整數)。小金設計了如圖甲所示裝置對堿式碳酸鋅的組成進行探究(裝置氣密性良好，藥品足量，實驗操作正確)：
(1)圖甲中裝置B的作用是__吸收反應生成的二氧化碳__。
(2)查閱資料發現在不同溫度條件下充分加熱等質量的堿式碳酸鋅樣品，剩余固體的質量與加熱溫度的關系如圖乙所示。實驗中加熱時，熱分解裝置的溫度至少要達到__300__(填“200”“300”或“100”)℃。
(3)部分實驗步驟為：“……加熱前先通入N2排盡裝置內的空氣，關閉通入N2的活塞，……控制一定溫度下加熱……”。實驗過程中可根據__一段時間內裝置A中的長導管管口不再有氣泡冒出__的現象判斷堿式碳酸鋅樣品已完全分解。
(4)小金取54.7克堿式碳酸鋅樣品(不含雜質)，放置于熱分解裝置內，完全反應后測得裝置A增重5.4克，裝置B增重8.8克，則x∶y∶z的最簡整數比為__5∶6∶2__。
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