新浙教版九年级上册初中科学 第6节 材料的利用与发展 教案(教学设计)

第2章物质转化与材料利用
第6节材料的利用与发展
一、知识与技能
1.初步认识纳米材料的高科技应用；
2.常识性了解“绿色”能源；
3.常识性了解记忆合金在各种领域的应用。

二、过程与方法
了解污染的防治方法。

三、情感与价值观
通过介绍一些新材料的应用，激发学生学习物理的热情，调动学习的积极主动性。

初步认识新型材料的高科技应用。

了解材料的发展史。

向学生们展示一些生活中常见物质的图片如：煤、水、食盐、水晶等。

引出本节课的主题。

一、材料的发展历程
提问：你们知道材料的发展史吗？哪位同学可以起来回答一下。

总结材料的发展史：石器→陶器→青铜器→钢铁的使用→合成材料的使用→新型材料的使用。

二、新型材料
指新出现或正在发展中的、具有优异特性和功能并能满足技术进步所需的材料。

包括：光电子信息材料、先进复合材料、超级陶瓷材料、新型金属材
料、新型高分子材料、超导材料。

1.光电子材料：实现光子变电子、电子变光子、一种频率的光子变为另一种频率的光子，或自发辐射变为受激辐射的技术，称为光电子技术。

2.先进复合材料：树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳纤维复合材料。

3.超级陶瓷材料：纳米陶瓷等。

4.新型金属材料：记忆合金、铝合金、金属玻璃等。

5.新型高分子材料：导电塑料做成的塑料电池、人工器官、可降解材料、高吸水性高分子材料等。

6.纳米材料：纳米材料是指由粒径在1~100纳米之间的粒子组成的材料。

将宏观物体细分成纳米粒子后，它将显著的不同。

纳米材料在机械强度、磁、光、声、热等方面都与普通材料有很大的不同。

①一般陶瓷脆性较大，撞击易破碎，而纳米陶瓷有很好的韧性，撞击也不易破裂。

②新型纳米油墨的色调更浓，书写的字迹色泽更好。

③将纳米铅粉末加入到固体燃料中，会使火箭推进器的前进速度增加好几倍。

三、材料制造与环境保护
1.“绿色化学”：又称环境友好化学，它的主要特点如下：
（1）充分利用资源和能源，采用无毒、无害的材料；
（2）在无毒、无害的条件下反应，以减少废弃物向环境中的排放；
（3）提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；
（4）生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好产品。

2.工业“三废”及处理。

（1）工业“三废”是指废水、废渣、废气。

（2）处理方法如下：
①“废气”的处理一般安装回收设备，将尘粒和一氧化碳、二氧化硫等物质除去，一氧化碳可以回收再利用，二氧化碳、二氧化硫可利用与碱溶液反应
除去。

②“废渣”的处理一般是制水泥或其他建筑材料，变废为宝，如含磷的废渣可转化成磷肥等。

③“废水”的处理是建立污水处理厂，将废水中的有害金属转化为沉淀，制成需要的金属材料等，废水符合排放要求后再排放到河流中或循环利用。

3.探究：怎样以铜为主要原料制备硫酸铜。

（1）设计实验方案：课本介绍了一种方案，其它方案还有以下三种：
方案一：Cu＋2H
2SO
4
（浓）CuSO
4
＋SO
2
↑＋2H
2
O。

方案二：2Cu＋O
22CuO；CuO＋H
2
SO
4
CuSO
4
＋H
2
O。

方案三：Cu＋2AgNO
3＝2Ag＋Cu（NO
3
）
2
；Cu（NO
3
）
2
＋2NaOH＝Cu（OH）
2
↓
＋2NaNO
3；Cu（OH）
2
＋H
2
SO
4
＝CuSO
4
＋2H
2
O。

（2）针对原料的利用率、产生的污染、制备成本等方面进行讨论。

方案一：利用率低、会产生污染。

方案二：可以利用。

方案三：成本高、步骤繁琐。

化工生产原则：除了处理“三废”，还要努力提高原料的利用率，增加产品的产量，从根本上降低生产对环境造成的污染。

第6节材料的利用与发展
1.材料与人类社会发展
2.新型材料
3.材料制造与环境保护
例1 钛合金被认为是21世纪的重要材料，它们具有很多优良的性能,如熔点高、密度小、强度高、可塑性好、易于加工，钛合金与人体有很好的“相容性”。

根据钛合金的主要性能，下列用途不切合实际的是( C )
A.用来制造人造骨
B.用来制造航天飞机
C.用来做保险丝
D.用来制造船舶
例2 碳纳米管是一种由碳原子构成的内径为几个纳米(1纳米=10-9米)的空心管。

下列说法错误的是（A）
A.碳纳米管是一种新型的有机化合物
B.碳纳米管材料如果完全燃烧,生成物是二氧化碳
C.碳纳米管材料表面积大,吸附能力强
D.碳纳米管在常温下化学性质稳定
一、当堂反馈
1、下列做法或说法中错误的是( C )
A. 回收废旧电池，既可节约金属资源又可减少环境污染
B. 用灼烧的方法区别棉花和羊毛
C. “低碳生活”倡导大量使用化石燃料，鼓励人们多开汽车出行
D. 使用可降解塑料代替传统塑料，有利于减轻“白色污染”
2、材料是人类文明进步的标志。

下列不同时代物品的材料在加工、制取过程中只发生物理变化的是(A)
A．石器 B．青铜器
C．铁器 D．高分子材料
3. 通过化学研究生产出的新材料有许多，下列物质中不属于新材料的是(C) A．医用人造血管
B．隔水透气的高分子薄膜
C．酒精—汽油
D．作破冰斧柄的玻璃纤维塑料
4. 中国科技大学课题组以壳聚糖作三维软模板，研究了一种制备酚醛树脂与二氧化硅复合材料的新方法，成功研制了具有双网络结构的复合气凝胶新型隔热
防火材料，该材料具有轻质多孔、隔热防火等特点。

下列有关新型隔热防火材料的说法错误的是( C )
A. 建筑物使用隔热材料可以降低能耗和提高能量利用率
B. 使用新型隔热防火材料可以避免钢筋混凝土材质的建筑物因火灾而坍塌
C. 新型隔热防火材料中的硅原子是静止不动的
D. 新型隔热防火材料的使用可以减少普通有机隔热材料的污染问题
5. 变色镜是由一种叫做“光致变色”的玻璃制成的。

它是在普通玻璃原料中加入氯化银等物质，这些物质在光的作用下分解成黑色银微粒而使玻璃变暗。

在暗处，由于加入玻璃中的催化剂的作用，又可化合成氯化银等物质。

下列有关变色镜的说法错误的是(B)
A．变色镜玻璃和普通玻璃的不同是加入了氯化银、催化剂等物质
B．变色镜玻璃变色是一个物理变化的过程
C．加入玻璃中的氯化银属于盐类，而分解成的银微粒是金属单质
D．由变色镜变色原理可知，氯化银应避光保存
二、课后练习
6. 中国科学技术大学的钱逸泰教授等以CCl4和金属钠为原料，在700 ℃时制造出纳米级金刚石粉末。

该成果发表在世界权威的《科学》杂志上，立刻被科学家们高度评价为“稻草变黄金”。

同学们对此有下列一些理解，其中错误的是( A )
A. 金刚石属于金属单质
B. 制造过程中元素种类没有改变
C. CCl4是一种化合物
D. 这个反应是置换反应
7. 纳米是一种长度单位，纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。

我国在纳米碳管的研究上处于世界领先地位，在纳米碳管中碳原子按一定方式排列。

下列叙述中错误的是(A)
A．纳米碳管是一种“纳米”物质制成的材料
B．纳米材料将对人类文明发展产生积极影响
C．纳米碳管在氧气中燃烧生成CO2
D．纳米碳管是由碳元素组成的单质
8. 下据报道，科学家成功打造出世界上首个硼“足球烯”(如图所示)，它是由40个硼原子构成的硼球分子，这个由硼构成的新形态有望带来新的纳米材料，并可能在储氢中发挥巨大作用。

下列关于硼“足球烯”的说法，正确的是( A )
A. 硼“足球烯”是非金属单质
B. 硼“足球烯”属于人工合成的有机高分子材料
C. 硼“足球烯”与C60的原子排列相同
D. 化学性质与普通硼单质不同
9. 为从废铜屑中得到较纯的单质铜，某探究小组设计了如下方案。

则下列说法正确的是(B)
A．若X是铁，第③步反应还应有氯化铁生成
B．X还可以是Zn，但不能是Ag
C．直接用废铜屑进行②③步操作也能达到实验目的
D．向第②步反应后的溶液中加入硝酸银溶液，若有白色沉淀产生，即证明盐酸过量
10. 硼纤维具有较好的耐热性和弹性，不与氯气、水反应，可与某些金属制成新型材料，在1200～1300℃时，氯化硼(BCl3)蒸气与干燥、纯净的氢气反应可制得硼和氯化氢。

下列说法不正确的是(C)
A．含硼纤维的材料可能具有耐热性
B．氯化硼可能与水反应
C．该反应中只有两种物质为气态
D．该反应需要在隔绝空气的条件下进行。