資源簡介

(共25張PPT)
第2章 物質轉化與材料利用
第6節 材料的利用與發展
學習目標
1.了解材料的發展與人類文明的關系。
2.了解新型材料的性能和使用。
3.了解在制造材料過程中產生的污染以及如何防治。
知識點1 材料與人類社會發展
1.人類對材料的認識和利用，經歷了一個漫長的探索、發展的歷史過程。
舊石器時代 原始人利用石頭制石斧、石刀、箭頭、刮器等；用獸骨、魚骨制骨針
新石器時代 隨著火的使用，人們開始創造和使用陶器
青銅器時代 夏商朝時期制造出青銅器和銳利無比的青銅武器
鐵器時代 春秋戰國時期，開始冶鐵和煉鋼。如制造了耕犁
合成材料時代 許多合成材料誕生，使人們的生活變得方便和豐富多彩
信息時代 人們有目的地改進材料的性能，使半導體材料、光纖材料、碳纖維復合材料等新型材料不斷涌現
2.人類對材料的取得和使用是由社會生產力和科技發展水平決定的。一個國家材料的品種、質量和產量是直接衡量這個國家經濟發展水平的重要標志。同時，材料對發展經濟，提高人類文明的程度，又有很好的促進作用。
典例1 農業生產得到飛速發展是人類掌握了下列技術中的( )
C
A.青銅器 B.火的使用 C.鐵器 D.納米材料
[解析] 根據鐵器的使用與研制可知，農業生產得到飛速發展是人類掌握了鐵器的使用及生產技術。
知識點2 新型材料
1.新型材料
新型材料是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的材料。
2.新型材料的主要種類
光電子信息材料 指在微電子、光電子技術和新型元器件基礎產品領域中所用到的材料，它對于滿足計算機、通信、航天工業等領域的應用至關重要
先進復合材料 復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料復合成一體而形成的新型材料。包括樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、碳纖維復合材料等。復合材料一般具有強度高、質量輕、耐高溫、耐腐蝕等優良性能
超級陶瓷材料 按原料組成可分為氧化鐵陶瓷、氧化鋁陶瓷、氧化硅陶瓷、碳化硅陶瓷和金屬陶瓷等
新型金屬材料 包括記憶合金、鋁合金、金屬玻璃等
新型高分子材料 導電塑料做成的塑料電池、人工器官、可降解材料、高吸水性的高分子材料
超導材料 具有超導特性的材料
納米材料
續表
典例2 現代科技的發展，促使新型材料研究日益向微觀層次深入，產生了納米材料。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。下列關于納米材料的敘述，錯誤的是( )
A

[解析]納米材料是指基本顆粒直徑在1～100 nm范圍內的材料。
知識點3 材料制造與環境保護
1.“綠色”新工藝
為了減少或消除材料制造過程中的污染，人們探尋到無污染或者低污染的新工藝，被稱為“綠色”新工藝，又叫綠色化學。
2.實際生產和實驗中選擇某物質的制備方法時需考慮的因素
科學性 制備過程中的化學反應是否符合化學反應的規律
安全性 在具體操作過程中是否存在一些安全隱患
環保性 在生產過程中是否會對環境造成污染等
經濟性 所需的原料是否容易獲取，成本是否低廉，是否具有良好的經濟效益
簡便性 設計的方案要考慮實際設備情況，操作過程應盡可能簡便易行，如反應所需的條件是否容易實現和設備是否簡單等
3.教材第67頁探究：怎樣以銅為主要原料制備硫酸銅
方法及基本步驟 原理 方法的優劣
銅與濃硫酸在加熱條件下反應
將銅加熱轉化為氧化銅，然后利用氧化銅與硫酸反應制取硫酸銅 原料利用率高，無污染
方法及基本步驟 原理 方法的優劣
將銅與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溶液反應，最后利用生成的氫氧化銅與硫酸反應制取硫酸銅 所選用的原料氯氣有毒，安全性不高，且操作步驟多，生產成本高
4.工業“三廢”及綜合處理
（1）工業“三廢”是指廢水、廢渣和廢氣。
（2）工業“三廢”綜合處理方法
廢水處理 建立污水處理廠，將廢水中的有害金屬轉化為沉淀，制成所需要的金屬材料等，廢水處理達標后再排放到河流中或循環利用
廢渣處理 一般是制水泥或紅磚等其他原料，變廢為寶，如含磷的廢渣可轉化為磷肥等
廢氣處理 一般是安裝回收設備，將塵粒和一氧化碳、二氧化硫等物質除去，一氧化碳可以回收再利用，二氧化硫可利用與堿溶液反應而除去
說明 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。

方案三
方案一有二氧化氮生成，會污染空氣（合理即可）
方案二銅的金屬活動性比鐵弱，不能與硝酸亞鐵反應
例題點撥
選擇方案時可以從以下幾個方面分析比較：理論上是否可行、是否經濟（廉價）、是否環保、是否安全、是否簡便易行等。被選擇的方案應沒有這些缺點，或者是缺點最少的，而且理論上必須是可行的。
題型 1 金屬的利用與社會發展 ★★★
典例4 從金屬利用的歷史來看，先是青銅器時代，然后是鐵器時代，而鋁的利用是近百年的事。在①金屬活動性順序、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金屬冶煉的難度這五個因素中，與此有關的是( )
B
A.①④ B.①⑤ C.②③ D.④⑤
[解析] 金屬使用的先后順序與金屬的活動性和冶煉難度有關。
歸納總結
有些金屬單質伴隨人類科學技術的提高才得以出現，金屬的利用可以促進人類社會的發展，當人類社會發展到一定層次，又會重視科學技術的進步，從而形成良性循環。
題型 2 新型材料 ★★★
典例5 研究發現石墨烯有許多奇特的特性：密度小、強度大、柔軟、可回收，有優良的導電性、導熱性及抗拉伸能力，它有可能會代替現有的硅材料。根據石墨烯的特性，下列材料不能用石墨烯來制造的是( )
D
A.優良的絕緣材料 B.新型半導體材料 C.超輕型飛機材料 D.新型防彈衣材料
[解析]
選項 分析 結論
A 石墨烯有優良的導電性，不能制造絕緣材料 符合題意
B 石墨烯有優良的導電性，可制新型半導體材料 不符合題意
C 石墨烯密度小，可制作超輕型飛機材料 不符合題意
D 石墨烯強度大，可制新型防彈衣材料 不符合題意
方法點撥
物質的性質決定物質的用途，根據石墨烯的特性推測其是否符合各種材料的要求，進行判斷即可。
題型 3 運用“新工藝”，發展綠色化學 ★★★★
典例6 （2023·溫州模擬）實驗室以氧化銅、鐵粉和稀硫酸為原料制備銅。

置換反應
強
[解析] 硫酸銅和鐵反應生成硫酸亞鐵和銅，該反應屬于置換反應。在金屬活動性順序中排在前面的金屬可以將排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來，所以該方法利用了鐵的金屬活動性比銅強。
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O

酒精燈
Ⅰ
還原

（3） 通過比較，寫出方法一和方法二各自的一條優點____________________________________________________。
方法一的優點是節約能源，方法二的優點是得到的銅純凈
歸納總結
在化學工業中，除了要及時處理“三廢”，還要努力提高原料的利用率，增加產品的產量，實行“綠色”工藝，從根本上降低材料生產對環境造成的污染。
謝謝大家！

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