資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第6節 材料的利用與發展
考試這樣考
類型一 材料的發展
角度1：以材料發展為情景考查物質的變化
1.材料是人類文明進步的標志。下列不同時代物品的加工過程中只有物理變化的是（ ）
角度2：考查金屬的冶煉的先后順序
2.從金屬材料的發展歷史來看,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，
下列與這個先后順序有關的因素是 (　　)
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
類型二　新型材料
角度1：判斷新型材料
3.新材料技術已成為高新技術關注的焦點。下列各組物質中，都屬于新材料的是（ ）
A.橡膠、塑料、隱形材料 B.金、銀、納米材料
C.超導體、納米材料、隱形材料 D.木材、鋼材、超導體
角度2：考查新型材料的優異性能
4.早在一萬多年前我國已開始制造和使用陶器。現代人們已能生產新型陶瓷材料，如用氧化
鋁等為原料生產的陶瓷已制造發動機零件。下列有關氧化鋁陶瓷的說法錯誤的是（ ）
A.該陶瓷屬于無機非金屬材料 B.該陶瓷中的原料氧化鋁屬于非金屬氧化物
C.該陶瓷耐高溫、強度高 D.該陶瓷耐酸、堿等化學物質的腐蝕
類型三　材料制造與環境保護
角度1：物質制備方案的可行性
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（ ）
A.CaOCa（OH）2溶液NaOH溶液 B.CuOCuCl2溶液Cu
C.FeFe2O3Fe2（SO4）3溶液 D.H2HClNaCl溶液
角度2：綠色化學
6.“綠色化學”是當今社會提出的一個新概念，在“綠色化學工藝”中理想狀態是反應物的原子全部轉化為目標產物，即原子利用率為100%，下列符合“綠色化學”理念的是( )
A.實驗室制O2∶2KClO32KCl＋3O2↑ B.2C2H5OH＋O22CH3CHO＋2H2O
C．2M＋N===2P＋2Q，2P＋M===Q(M，N為原料，Q為期望產品)
D．用鐵屑、CuO、稀硫酸為原料制銅：CuO＋H2SO4=CuSO4＋H2O Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu
類型四 學科綜合
7.冬奧會火炬“飛揚”體現了藝術設計與科技創新的完美融合。
（1）火炬將采用氫氣作為燃料,體現了綠色辦奧的理念,氫氣燃料實現“零排放”的原因
是 (用化學方程式解釋) 。
（2）火炬外殼采用了重量輕的耐高溫碳纖維材料。
測得碳纖維強度與熱處理溫度的關系如圖所示。
由圖可知,碳纖維強度與熱處理溫度的關系
是 。
類型五 拓展創新
8.實驗室以氧化銅、鐵粉和稀硫酸為原料制備銅。
（1）方法一：
①I 中反應的化學方程式是 ；II中反應的基本類型是 。
②該方法利用了鐵的金屬活動性比銅 (選填“強”或“弱”)。
（2）方法二：用鐵粉與稀硫酸制得氫氣進行如圖實驗。
①通入氫氣的導管末端應位于試管 (選填“I”“II”
或“III”)處。該制備銅的方法利用了氫氣的 性。
②8g 氧化銅與足量氫氣反應，計算參加反應氫氣的質量
。
（3）通過比較，寫出方法一和方法二各自的一條優點 。
能力提升訓練
1.科學家發現由C60制取的化合物M有抑制艾滋病毒的作用，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
2.某大學研發出一種制備氫氣的新工藝,流程如圖所示。下列說法錯誤的是 (　　)
A.鋁鎵合金可以循環使用
B.太陽能的利用可以解決部分能源危機問題
C.流程中的氧化鋁、水和氧氣都屬于氧化物
D.鋁鎵合金與水反應的化學方程式為2Al+3H2OAl2O3+3H2↑
參考答案
考試這樣考
1.A 2.B 3.C 4.B 5.B 6.C
7.(1)2H2 + O2 === 2H2O
(2)在215~240℃的溫度范圍內,隨著熱處理溫度升高碳纖維強度先增大后減小
8.（1）CuO+H2SO4===CuSO4+H2O;置換反應;強
（2）I;還原;0.2g
（3）方法一：節約能源，方法二：得到的銅純凈
能力提升訓練
1.B 2.C
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第6節 材料的利用與發展
【核心概念】
12.技術、工程與社會 1.物質的結構與性質
【學習內容與要求】
12.2 技術與工程改變了人們的生產和生活
④舉例說明重大的技術發明會給人類社會深遠的影響。
⑤列舉科學原理轉換為實用技術的案例。
12.3科學、技術與工程相互影響與促進
⑥知道科學對技術與工程具有指導意義。
【教學目標】
1.科學觀念:　了解材料的發展和利用的歷史；知道常見的新型材料在促進技術進步方面的作用和意義；了解材料制造與環境保護的關系。
2.科學思維:運用比較法學習材料的發展和各種材料的功能
3.探究實踐:借助具體的圖片和實物等素材促進學生對材料的認識。
4.態度責任:聯系環境污染和材料發展的實際情況,體會探尋無污染或低污染的“綠色”材料制造新工藝的意義。
【教學思路】本節課主要學習材料與人類社會發展、新型材料、材料制造與環境保護。材料的發展經歷了石器、陶器、金屬冶煉、合成材料、新型材料階段。在制造材料的過程中會產生許多污染,為了減少或消除污染,人們需要探尋無污染或低污染的“綠色”新工藝。本節課以硫酸銅的制備為例,來說明污染物的防治、轉化和綜合利用的途徑。
【教學過程】
教學環節 教學活動 設計意圖
創設情境，明確問題 從1983年第一部電話誕生起，手機就在不斷地改革與發展，一步步發展到了我們現在手中智能手機的樣子。 為什么手機越來越輕便，功能越來越全嗎？這得益于手機制造材料的進步。除手機外，還有很多用品如電視、電腦等迅速更新換代的原因都是其制造材料的發展。 由手機激發學習興趣。
材料與人類社會發展 [情景展示] [問題探究] 人類使用材料的發展歷程是怎樣的 [思考交流] [歸納提升] 人類材料的發展歷程: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。
新型材料 [情景展示] 新型材料制品 [問題探究] 什么是新型材料 新型材料有什么特點 [思考交流] [歸納提升] 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。其特點為:具有優異特性和功能,與普通材料的性質差別很大。 [繼續探究] 新型材料有哪些 [思考交流] [歸納提升] 新型材料有光電子信息材料、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、碳纖維等。
材料制造與環境保護 [情景展示1] 設計制備方法: (1)銅能與濃硫酸在加熱條件下反應,生成硫酸銅、二氧化硫和水。 (2) (3) 2.實驗原理(相關的化學方程式): (1) (2) (3) [問題探究] 以金屬為主要原料制備相應的鹽有多種途徑,如何選擇最優的途徑(如:原料利用率高,產生的污染少)使工藝綠色化 [思考交流] [歸納提升] 對于某種物質的制取,首先,必須是方案合理可行;其次,必須符合綠色化學的要求,即制造材料過程中把污染降到最低,甚至無污染的狀態,而且原料利用率要高。故將Cu與氧氣加熱反應生成CuO,CuO與稀硫酸反應制取CuSO4的方法符合上述要求,為最佳方案;銅與濃硫酸制取硫酸銅的反應原料利用率低,此過程中有污染空氣的氣體SO2產生,既浪費了原料又造成了環境污染;另一種方法是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,生成氫氧化銅沉淀和氯化鈉,最后利用氫氧化銅和硫酸反應制取硫酸銅。此方法所選用的原料氯氣有毒,安全性不高,且操作步驟多(復雜),生產成本高,也不符合綠色工藝的要求。 [情景展示2] 工業三廢: 廢氣　　　　　　　　　廢水　　　　　　　　　廢渣 　　[情景說明] 化學工業給社會帶來巨大財富和眾多產品的同時,也向周圍環境排放了大量的“三廢”(廢水、廢渣、廢氣),使自然界的生態平衡遭受破壞。 [問題探究] 為了保護環境,防治污染,最終達到在保持良好環境的條件下發展工業,我國采取了哪些處理和解決“三廢”的措施 [思考交流] [歸納提升] 處理措施:(1)及時處理“三廢”。①廢氣的處理:安裝回收設備,將塵粒和一氧化碳、二氧化氮等有害物質除去。②廢渣處理:制水泥或其他建筑材料,變廢為寶。③廢水處理:建污水處理廠,將廢水中的有害金屬轉化為沉淀并制成金屬材料,廢水符合排放要求后再排放到河流中或循環利用。 (2)提高原料的利用率,增加產品的產量。(3)煤、石油制品進行脫硫處理。(4)推廣“綠色工藝”,從根本上降低生產對環境造成的污染。
課堂小結
板書
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第6節 材料的利用與發展
浙教版 九年級上
教材解析
【核心概念】
12.技術、工程與社會 1.物質的結構與性質
【學習內容與要求】
12.2 技術與工程改變了人們的生產和生活
12.3科學、技術與工程相互影響與促進
④舉例說明重大的技術發明會給人類社會深遠的影響。
⑤列舉科學原理轉換為實用技術的案例。
⑥知道科學對技術與工程具有指導意義。
創設情境
為什么手機越來越輕便，功能越來越全嗎？這得益于手機制造材料的進步。除手機外，還有很多用品如電視、電腦等迅速更新換代的原因都是其制造材料的發展。
從1983年第一部電話誕生起，手機就在不斷地改革與發展，一步步發展到了我們現在手中智能手機的樣子。
探究實踐
新型材料的出現，大大推動了生產力的發展，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工具或戰爭中使用的武器，都記錄了材料的發展過程。
原始人打制的石器
青銅制品
我國化合物半導體
材料進入生產階段
光導纖維—信息高速公路的基礎材料
探究實踐
原始人利用石頭制成了石斧、石刀、箭頭、刮器， 又用獸骨和魚骨制成了骨針，這使他們捕獲了更多的野生動物，并利用它 們的毛皮保暖。
隨著火的使用，古代人開始創造和使用陶器，使人類文明 得到了較大的發展。
在掌握濕法煉銅技術之后，又制造出了種類繁多的青銅器和銳利無比的青銅武器。
隨著煉鐵 技術的掌握，人們制造了犁， 從而使農業生產得到了飛速 的發展。
探究實踐
隨著科學技術的發展，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，促進了通訊、計算機、航空、航天等行業迅速發展。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階段
光導纖維——信息高速公路的基礎材料
探究實踐
材料的發展歷程：
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
火的發明
商朝
春秋晚期
100多年前
21世紀
標志著生產力的不斷發展
探究實踐
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。
以超級塑料制成的頭盔防彈、抗壓、撞不破
超級陶瓷質地堅韌，制成的刀具削鐵如泥
超級玻璃能根據光照的強度改變顏色
探究實踐
新型材料種類:
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
現代科技發展，促使新型材料研究日益向微觀層次深入，產生了納米材料。
①用納米陶瓷粉末燒成的陶瓷有很好的韌性，即使被撞倒也不破裂；
②新型納米油墨的色調更濃，書寫的字跡色澤更好；
③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。
納米材料在各個領域有著廣闊的應用前景。
（1）概念：納米材料是指其基本顆粒在1~100納米范圍內的材料。
（2）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。
（3）示例：
探究實踐
人們在制造材料的過程中會產生許多污染。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、會產生污染。
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。
探究實踐
化學工業給社會帶來巨大財富和眾多產品的同時，也向周圍環境排放了大量的“三廢”（廢水、廢渣、廢氣），使自然界的生態平衡遭受破壞。
廢水
廢渣
廢氣
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。
探究實踐
煉鋼與“三廢”的回收利用
煉鋼過程中會產生大量的棕色煙氣，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?？梢杂脕頍掍?；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。
課堂小結
一、材料發展史
石器
→陶器
→金屬
→合成材料
→新型材料
二、材料的制造
要采用“綠色”工藝：無污染或低污染
安全、經濟、操作簡單、原料利用率高、產量高、環保等
遷移應用
1.從金屬材料的發展歷史來看,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
2.通過科學研究生產出很多材料,下列物質中不屬于新材料的是(　　)
A.醫用人造血管 B.破冰斧柄的玻璃纖維塑料
C.酒精、汽油 D.隔水透氣的高分子薄膜
C
遷移應用
3.全世界每年產生的有害物達3億~4億噸,不僅對環境造成危害,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”研究內容的是(　　)
A.“綠色化學”研究對環境無污染的清潔能源的開發
B.“綠色化學”研究可降解塑料的開發
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與應用
D
板書設計
第6節 材料的利用與發展
新型材料
材料發展史
石器—陶器—金屬─合成材料─
材料的制造要采用“綠色"工藝
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、超導材料
謝謝
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