資源簡介

課件28張PPT。2.6 材料的利用和發展學習目標1.知道材料的發展可促進人類文明的發展
2.了解新材料的性能和使用
3.清楚在制造材料的過程中會產生的污染以及如何治理
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(信息時代)標志著生產力的不斷發展新型材料： 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 納米陶瓷 記憶合金、納米金屬、金屬玻璃 導電塑料做成的塑料電池
人工器官、可降解材料、
高吸水性高分子 納米材料制成的金屬硬度會提高數倍把納米催化劑溶解在汽油里,可大大提高內燃機的工作效率直接潑到納米襯衫上的水和油污只是停留在衣服的表層，輕輕一撣就掉下去了，沒有留下一點痕跡。 國家節能高科技成果國家“863計劃”項目———由哈爾濱久天蓄能發光科技有限公司負責開發的納米節能燈將于明年初投入市場，納米節能燈與現在使用的節能燈相比，節能提高了30%。????據了解，納米節能燈的主要原料為稀土，經燒解成為納米粉，制作過程中再添加些鎂等元素生產而成。家庭使用這種燈與現在節能燈相比，節能提高30%；納米節能燈的使用壽命為3萬至5萬小時，其亮度是現在節能燈的5到10倍，將有效節省電力資源，為居民節省相關開支。納米節能燈設在馬薩諸塞州的美國陸軍士兵系統中心公布了“未來部隊勇士 ，“未來戰士”的作戰制服是高科技的結晶。它系由高科技納米材料制成，該材料粒子在常態下就像能流動的金屬一樣，而一旦遇到子彈或者彈片的沖擊時，它們彼此之間就會緊密地“鎖”在一起，使得一件看似柔軟的制服能夠迅速變成一套堅硬無比的盔甲。此外，制服距離士兵的身體留有3英寸的空隙，這樣可以更好地吸收外來沖擊能量。 納米軍服奇妙的碳納米管　　最近，科學家正在致力于一種新型納米材料--碳納米管的研究，這是一種非常奇特的材料，它是石墨中一層或若干層碳原子卷曲而成的籠狀"纖維"，內部是空的，外部直徑只有幾到幾十納米。這樣的材料很輕，但很結實。它的密度是鋼的1/6，而強度卻是鋼的100倍。用這樣輕而柔軟、又非常結實的材料做防彈背心是最好不過的了。如果用碳納米管做繩索，是唯一可以從月球掛到地球表面，而不被自身重量所拉斷的繩索。如果用它做成地球-月球乘人的電梯，人們在月球定居就很容易了。　　在列車車輪旁邊安裝小型超導磁體，在列車向前行駛時，超導磁體則向軌道產生強大的磁場，并和安裝在軌道兩旁的鋁環相互作用，產生一種向上浮力，消除車輪與鋼軌的摩擦力，起到加快車速的作用。高溫超導體在懸浮列車上應用的研究集中在日本。 超導材料當某種材料在低于某一溫度時，出現電阻為零的現象即超導現象，該溫度即是臨界溫度（Tc）。超導體是一種抗磁體，低于臨界溫度時，超導體排斥任何試圖施加于它的磁場， 當釔鋇銅氧（YBCO）超導材料被冷卻到液氮溫度（-196℃）時，就從正常態轉變為超導態。由于懸浮車和軌道之間沒有直接的接觸磨擦，只要沿軌道方向給車體一個很小的推動力，懸浮車就將沿軌道延伸方向運動。如果軌道磁場非常均勻（沒有磁阻尼的理想狀態），且車體在封閉的真空環境中運動，車的運動速度將不會衰減。中國研制的超導懸浮車大堂燈光部分使用了光纖燈傳輸損失少，透光性強易于加工，耐久性強發光部不發熱，不通電只透可見光，幾乎不透紅外線和紫外線光纖材料F-22,先進復合材料占機體的40%，包括機翼、整流片和機身，復合材料的應用大大減少了機身重量。雷達天線是用特殊合成材料制成的。德國制成堅硬耐高溫超級陶瓷 據《世界報》報道，德國波恩的達姆施塔特技術大學研制成了一種集堅硬和耐高溫兩大優點于一體的超級陶瓷。這種新的陶瓷可耐高溫1600℃，廣泛應用于發動機，汽輪機制造及航天航空工業上。制造這種超級陶瓷的基礎材料是一種以硅為基礎的塑料，其晶體結構是由硅和氨原子交互而成。在進行高溫處理后，這種材料就變成了氮化硅和金剛砂的混合物，表面形成了一層氧化硅，可防止進一步的氧化。 五代時期我國的陶瓷技術已登峰造極了，這時生產的陶器被譽為“青如天，明如鏡，薄如紙，聲如磐”。 美國“哥倫比亞”號航天飛機的外殼，是由31，000 塊金屬陶瓷瓦片鋪砌而成，經受了返回大氣層時所產生的白熱化高溫的嚴竣考驗。 高分子材料包括塑料、橡膠、纖維、薄膜、膠粘劑和涂料等。其中，被稱為現代高分子三大合成材料的塑料、合成纖維和合成橡膠已經成為國民經濟建設與人民日常生活所必不可少的重要材料。一種用新型高分子軟質材料制成的“無毛牙刷”在成都亮相。這款新型“無毛牙刷”只濕水不吸水，能阻止各種雜物進入擦體內部。 新型高分子材料新型材料： 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人類在制造材料的過程中會產生許多污染。。。。。。 怎樣以銅屑為主要原料制備硫酸銅 開動腦，巧設計：探究怎樣以銅為原料制備硫酸銅？設計方案一:銅與濃硫酸在加熱條件下生成硫酸銅、水、二氧化碳。原理：Cu + H2SO4（濃）= CuSO4 + SO2 + H2O設計方案二：銅加熱生成氧化銅加稀硫酸生成硫酸銅和水。原理：2Cu+O2===2CuO CuO+H2SO4==CuSO4+H2O設計方案三：將銅與氯氣加熱轉化為氯化銅，然后將氯化銅和氫氧化鈉反應，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。原理：Cu + Cl2== 2CuCl2 CuCl2 + NaOH == Cu(OH)2 + NaCl
Cu(OH)2+H2SO4==CuSO4+2H2O試從原料的利用率、安全、操作簡便、產生的污染、制備成本等方面評價上述三種方案的優劣。 CuH2SO4濃CuSO4 CuCuOO2CuSO4H2SO4 CuCl2CuCl2Cu（OH）2NaOHCuSO4H2SO4利用率低、會產生污染 可以利用 因所選原料氯氣有毒，不符合環保要求評價1.下列從原料到制取較純的最終產物的實驗設計中，理論上正確、操作可行、經濟上合理的是（ ）牛刀小試Cu
B工業“三廢”廢氣廢水廢渣煉鋼棕色氣體氧化鐵回收煉鋼一氧化碳化工原料或燃料爐渣礦渣水泥或磷肥熱量水蒸氣、發電我國工業“三廢”處理：材料制造與環境保護 為了減少或消除材料制造過程中的污染，人們需要探尋無污染或低污染的（ ）“綠色”新工藝綠色話題綠色食品：安全無公害，不使用化肥和農藥綠色旅游：不破壞自然環境和文物設施綠色裝修：環保材料——無毒綠色新工藝：生產工藝無毒、節能、安全、原子轉化率高綠色話題綠色行為：想一想生活中我們可以去做到哪些綠色行為不用一次性筷子控制實驗藥品用量不用含氟冰箱不用含磷洗衣粉垃圾袋裝，分類投放少用不可降解的塑料制品不吃野生動物節電節水牛刀小試本節小結：同步訓練課后作業試以鋅為主要原料制備硫酸鋅還給大自然原有的顏色材料的利用與發展教案
教學要求
了解材料的發展與人類文明的關系
了解新材料的性能和使用
了解在制造材料過程中產生的污染以及如何防治
重點難點
重點：材料的發展對人類文明的促進作用
難點：制造材料過程中產生的污染以及如何治理
教學過程
新課引入：上節課我們講到了常見的材料，我請同學回答下你知道哪些常見的材料
對于我們人類來說，每一次新材料的出現，都會推動生產力的發展，促進人類文明的進步，所以我們今天先來踏著歷史的足跡來看看材料的發展。
課件展示材料發展的歷程：
石器 陶器 青銅器 鐵器 合成材料 新型材料
①．石器 圖片展示 介紹古人使用石器
②．陶器 圖片展示 隨著人們火的使用，發展陶器
③．青銅器 圖片展示 介紹青銅主要成分，介紹幾種著名的青銅器
④．鐵器 圖片展示 鐵犁的使用
⑤．合成材料 圖片展示 合成塑料
三大合成材料 合成橡膠
合成纖維
合成材料出現在100多年前，合成材料發展到現在可謂無所不在，與我們的生活息息相關，有些塑料結構穩定，不易分解，給環境帶來了嚴重的影響（限塑令）
隨著科技的發展，有一些新材料的出現，人們叫他新型材料
給學生1分鐘時間閱讀課本新型材料 互動：新型材料的概念，新型材料包括哪些？
新型材料： 指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
新型材料：
（1）.光電子信息材料
① 光纖通訊材料 —— 信息高速公路的基礎材料
半導體微電子材料 —— LED
（2）先進復合材料：欣賞視頻并提前提醒學生看過視頻后要回答復合材料的特點和種類
（3）超級陶瓷材料：納米陶瓷與普通陶瓷的區別，來給學生具體的感受。
（4）新型金屬材料：提問同學是否整過牙齒 導出 記憶金屬
（5）新型高分子材料：介紹用途
（6）超導材料：介紹用途
（7）納米材料
回顧人類材料的發展歷史之后，我們現在來自己動腦子來制作材料
以銅為主要原料制備硫酸銅
1.設計制備方法：
（1）已知銅能與濃硫酸在加熱的條件下反應生成硫酸銅、二氧化硫和水。
（2）______________________________________________________
（3）______________________________________________________
2.實驗原理（寫出相應的化學方程式）：
（1）______________________________________________________
（2）______________________________________________________
（3）______________________________________________________
（以四人小組形式討論，并且派代表來講述自己小組討論出來的方案）
以一種良性競爭的凡是來激勵同學們的興趣，達到引導科學興趣的進步效果。
寫出方案后，應到學生來評價剛剛想出來的幾種方法，想想哪個好，為什么？
給出評價標準：原料的利用率、產生的污染、制備成本、操作步驟等方面
歸納觀點
1.下列從原料到制取較純的最終產物的實驗設計中，理論上正確、操作可行、經濟上合理的是（ ）
在我們的工業生產中，給我們帶來我們需要的產品的同時不可避免的產生污染，我們把它們叫做“工業三廢”（圖片展示）
引出煉鋼的污染，讓學生討論如何治理
氧化鐵 回收利用
一氧化碳 工業原料和燃料
煉鋼
熱量 水蒸汽
爐渣 礦渣水泥或磷肥
先污染再治理是非常不科學的方法，那么有什么更好的辦法，引導學生對污染源頭的探討。
化工生產原料：除了處理“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。
綠色化學：利用化學原理從源頭上減少和消除工業生產對環境的污染。
四、課堂小節
五、同步訓練
2.6同步訓練
1．全世界每年產生有害物達3億～4億噸，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
2．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
3．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
4．金屬銅是一種用途非常廣泛的材料。銅及其化合物有如圖轉化關系：[來源:Zxxk.Com]
Cu2(OH)2CO3CuOCuCu(NO3)2Cu(OH)2
其中反應①②③④涉及的反應類型依次是( )
A. 置換、還原、分解、復分解 B. 分解、還原、置換、復分解
C. 化合、分解、復分解、置換 D. 分解、化合、復分解、置換[來源:學&科&網Z&X&X&K]
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
W6．小敏設計了一個從空氣中分離二氧化碳的操作方案，其基本流程如圖所示(部分條件未標出)。
(1)寫出流程中生成碳酸鈣和氫氧化鈉的化學方程式：
(2)整個流程中，除水外，還有兩種可以循環利用的物質是 和 (寫化學式)

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