初中科学浙教版九年级上册第6节 材料的利用与发展教课课件ppt

第6节　材料的利用与发展

知识点1　材料与人类社会发展

人类历史上不同时代所使用的生产工具或战争中使用的武器，都记录了材料的发展过程。

人类材料的发展史：石器→陶器→青铜器→钢铁→合成材料→新型材料等几个阶段。

知识点2　新型材料

指那些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要的材料，如光电子信息材料、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、纳米材料等。

知识点3　材料制造与环境保护

在化学工业中，除了要及时处理好“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。

以铜为原料制备硫酸铜

(1)主要方法

方法一：铜与浓硫酸在加热条件下反应生成硫酸铜，同时生成二氧化硫和水。

方法二：将铜在空气中加热转化为氧化铜，然后利用氧化铜和稀硫酸反应制取硫酸铜。

方法三：将铜和氯气在加热条件下反应生成氯化铜，然后将氯化铜与氢氧化钠反应，生成氢氧化铜和氯化钠，最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜。

(2)选择方法的原则

方法一：浓硫酸与铜反应在生成硫酸铜的同时生成了二氧化硫气体，这样既浪费了原料，又因为二氧化硫有毒而造成环境污染。

方法二：原料利用率高，无污染。

方法三：所选原料氯气有毒，不符合环保要求，且步骤多，生产成本高。因此方法二是最优方案。

说明　人们在实际生产和实验中选择某物质的制备方法时，需要考虑的问题有：①制备过程中每一步化学反应是否符合化学反应规律；②设计的方案要考虑原料的成本和实际设备情况，如反应所需的条件和设备是否简单；③所需的原料是否容易获取，是否具有较好的经济效益；④生产过程中是否会对环境造成污染等。

易错点　新型材料的特性

例　许多性能优异的材料都是通过化学反应制得的，下列材料和用途对应错误的是( B )

A．石英砂可制造光导纤维

B．二氧化硅晶片可用于制造计算机芯片

C．高强度陶瓷可制成航天飞机防热瓦

D．钛合金材料可用于制造航天航空器

【易错说明】高纯硅可用于制造计算机芯片，不是二氧化硅晶片。

1．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

2．石墨纸是最新研发的一种独特的复合材料(如图所示)，其成分以石墨为主，薄如纸张，比钢要坚硬10倍且轻巧，还可以回收再利用。下列有关石墨纸的说法错误的是( B )

A．石墨纸是一种环保材料

B．石墨纸是绝缘体，不易导电

C．与钢相比，石墨纸的硬度较大

D．与同体积的钢相比，石墨纸的质量较小

3．我国制造出厚度仅0.12毫米的超薄玻璃，含有Al2O3、SiO2、B2O3等成分，可耐汽车撞击，可用作手机、电脑和电视显示屏的基本材料。下列说法中错误的是( D )

A．超薄玻璃的成分中含有氧化物

B．Al2O3、SiO2、B2O3中Si元素的化合价最高

C．超薄玻璃强度高、透光率好

D．超薄玻璃化学性质稳定，属于纯净物

4．小金做了如下实验：将4.2克铁粉和4.0克氧化铜粉末均匀混合，然后一次性投入盛有200克9.8%稀硫酸的大烧杯中。观察到如下现象：立即出现红色固体，前阶段没有明显的气泡产生，后阶段产生大量无色气泡，充分反应后上层清液呈浅绿色。由此小金作出下列判断，其中不合理的是( D )

A．“立即出现红色固体”是由于很快发生了如下转化：CuOCuSO4Cu

B．“产生大量无色气泡”是由于发生了如下反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

C．该实验条件下，硫酸铜比稀硫酸更容易跟铁粉发生反应

D．在不同浓度的硫酸铜和稀硫酸的混合溶液中投入铁粉，都是硫酸铜先跟铁粉反应

5．某探究小组设计了下列四种制备物质的实验方案，其中能实现的是( 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．某款国产手机使用了目前国内最薄的玻璃作为显示屏材料。该玻璃厚度只有0.12毫米，它具有良好的韧性和弹性。

(1)该手机使用超薄玻璃作为其显示屏，利用了玻璃的优点是__AB__。

A．透光性好、密度小

B．强度大、耐腐蚀性好

C．导电性好

D．耐磨性好

(2)该手机内的锂电池的使用是利用__化学__能和__电__能的转化过程。

(3)氟元素和氢元素形成的化合物(HF)的水溶液为氢氟酸，可用于玻璃雕刻，其主要原理是氢氟酸能与玻璃的主要成分二氧化硅发生反应，生成四氟化硅气体和水，该反应的化学方程式为__4HF＋SiO2===SiF4↑＋2H2O__，属于化学反应中的__复分解反应__类型。

7．信息产业的飞速发展离不开材料科学的推动。信息产业的核心材料是高纯度的硅，单晶硅可用来制作大规模集成电路、整流器等。硅的纯度越高，大规模集成电路的性能就越好。高纯度的单晶硅生产方法之一如下：

SiO2Si(粗硅)SiHCl3(沸点31.5 ℃)Si多晶硅―→单晶硅

近年来用得较多的另一种方法是用金属硅化物(Mg2Si)与盐酸作用制得硅烷，再加热分解硅烷可得高纯硅。

根据上述信息回答下列问题：

(1)从方法一生产单晶硅的过程看，由碳还原得到的硅为何还要进一步处理？__由碳还原二氧化硅得到的单质硅中，杂质含量过高__。

(2)把方法二中生产高纯硅的两个化学反应方程式补充完整：Mg2Si＋4HCl===__2MgCl2__＋SiH4↑；SiH4Si＋__2H2↑__。

8．碱式碳酸锌[Znx(OH)y(CO3)z]是制备功能材料ZnO的原料，其反应的化学表达式为：Znx(OH)y(CO3)zZnO＋CO2↑＋H2O(x、y、z为整数)。小金设计了如图甲所示装置对碱式碳酸锌的组成进行探究(装置气密性良好，药品足量，实验操作正确)：

(1)图甲中装置B的作用是__吸收反应生成的二氧化碳__。

(2)查阅资料发现在不同温度条件下充分加热等质量的碱式碳酸锌样品，剩余固体的质量与加热温度的关系如图乙所示。实验中加热时，热分解装置的温度至少要达到__300__(填“200”“300”或“100”)℃。

(3)部分实验步骤为：“……加热前先通入N2排尽装置内的空气，关闭通入N2的活塞，……控制一定温度下加热……”。实验过程中可根据__一段时间内装置A中的长导管管口不再有气泡冒出__的现象判断碱式碳酸锌样品已完全分解。

(4)小金取54.7克碱式碳酸锌样品(不含杂质)，放置于热分解装置内，完全反应后测得装置A增重5.4克，装置B增重8.8克，则x∶y∶z的最简整数比为__5∶6∶2__。