2.6《材料的利用与发展》课件 -2025-2026学年浙教版科学九年级上册

2.6 材料的利用与发展 你知道这些材料出现的早晚顺序吗？ 石器 陶器 青铜器 铁器 橡胶 思考： 一、材料发展历史 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。 石斧石箭头 青铜兵器 一、材料发展历史 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。 两千多年前的越王勾践剑出土后剑身不见丝毫锈斑，依旧寒光闪闪、锋利无比，被誉为“天下第一剑” 各种铁器 一、材料发展历史 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。 宋代铁牛 汉代剪刀 随着炼铁技术的掌握，人们制造了犁，促使农业发展。大量合成材料的诞生，更使人们的生活越来越精彩。 1.材料的发展历程： 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 原始社会 火的发明 商朝 春秋晚期 100多年前 21世纪 标志着生产力的不断发展 新型材料的出现，大大推动了生产力的发展，促进了人类社会文明的进步。 二、新型材料 1.什么是新型材料 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。 光纤材料 碳纤维复合材料 2.新型材料类型 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 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 纳米陶瓷 记忆合金、铝合金、金属玻璃 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 3.新型材料优异特性 超级塑料制成的头盔，防弹、抗压、撞不破 3.新型材料优异特性 超级陶瓷质地坚韧，制成的刀具削铁如泥 3.新型材料优异特性 超级玻璃能根据光照的强度改变颜色 3.新型材料优异特性 纳米技术的衣服不怕水滴、油滴、灰尘、污渍等,甚至细菌都很难进入布料内部。 4.纳米材料 纳米材料是指其基本颗粒在1~100纳米范围内的材料。 纳米材料与普通材料相比，在机械强度、磁、光、声、热等方面都有很大的不同。 例如，一般的陶瓷材料脆性较大，可是用纳米陶瓷粉末烧成的陶瓷却有很好的韧性，即使被撞倒也不破裂； 新型纳米油墨的色调更浓，书写字迹色泽更好； 将纳米铅粉末加入到固体燃料中，就会使火箭推进器的前进速度加快好几倍。 金属纳米材料 纳米（nm）是一个长度概念，1纳米是1米的十亿分之一（10-9米 ），20 纳米约为一根头发丝的三千分之一。 金属纳米材料具有很多金属材料通常没有的优异性能。例如，金属在常温下有很好的韧性与延展性，但在低温时则很脆，而纳米铜（Cu）和纳米铬（Cr）的交替多层结构在零下269℃仍有较高的延展性。 纳米金属的熔点大幅度降低，如块状金熔点高达1064℃，而线度为2纳米的金粉327℃就融化了，可为较低温度下形成合金提供新工艺。因为金属纳米微粒对环境中的光、热、湿度和温度极为敏感，因此可将金属纳米材料（如铂、钯等）用于传感器的制造。在火箭燃料中添加 1%的超细铝（Al）粉或镍（Ni）粉，燃烧效率可成倍提高。 三、材料制造与环境保护 人们在制造材料的过程中会产生许多污染。 为了减少污染，人们需要探寻无污染或低污染的“绿色”新工艺。 某厂想利用存积的废料——铜屑来制备硫酸铜，作为农药波尔多液的主要原料，以满足市场需求。如果你们是该厂的技术开发小组，请你们设计几种制备的方案。 以铜为主要原料制备硫酸铜工艺可行性探究 探究： 1.提出问题 如何高效利用铜来制备硫酸铜？ 2.设计制备方法 方案一： 铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜、水、二氧化碳。 Cu + H2SO4(浓) = CuSO4 + SO2↑ + H2O 原理： 2.设计制备方法 方案二： 铜加热生成氧化铜加稀硫酸生成硫酸铜和水。 原理： CuO + H2SO4 == CuSO4 + H2O 2Cu + O2 == 2CuO 2.设计制备方法 方案三： 将铜与硝酸银反应生成硝酸铜，然后将硝酸铜和氢氧化钠反应，生成氢氧化铜和硝酸钠，最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜。 Cu + 2AgNO3 = 2Ag + Cu(NO3)2 Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 2NaNO3 Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O 原理： 请对以上方法在原料的利用率及产生的污染方面进行讨论，交流并探讨绿色工艺的可行性。 生成SO2污染空气，且消耗浓硫酸较多 方案一： 反应原料易得，无污染，原料利用率高 方案二： 方案三： 原料成本高、步骤繁锁 3.工艺评价 化学工业给社会带来财富和产品的同时，也向周围环境排放了大量的“三废”（废水、废渣、废气），使自然界的生态平衡遭受破坏。 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。 废水处理、变废为宝！ 阅读：炼钢与“三废”的回收利用 炼钢过程中会产生大量的棕色烟气，其主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等，因此工厂安装了回收设备，将这些“放在错误地点的原料”进行回收利用。 例如：从烟气中回收的氧化铁尘粒可以用来炼钢 ；得到的一氧化碳可以做化工原料或燃料 ；烟气带出的热量可以用于制造水蒸气。此外，炼钢时生成的炉渣可以用来做矿渣水泥，含磷量较多的炉渣则可加工成磷肥等。 $$