11.2 化学与可持续发展（知识清单）化学新教材人教版九年级下册

第十一单元 化学与社会 课题2 化学与可持续发展 一、化学与能源利用 1．背景：社会可持续发展要在保持良好生态环境的前提下，合理开发和利用自然资源。化石能源（煤、石油、天然气）面临 和碳排放增加的危机，且直接燃烧污染严重。 2．转化途径：通过化学反应把化石能源转化为清洁、便利的 ，如电能、石油制品等；同时开发可再生、环境友好的新能源，如 ，还有核能、水能、潮汐能、地热能等。 3．一次能源与二次能源：直接取自自然界、未经加工转换的是 （煤、石油、天然气、风能、太阳能、水能）；经加工转化后得到的是 （电能、石油制品、氢能等）。 4．化学的用武之地：煤的清洁利用（煤制乙醇等）、电解水制氢、风力发电机、光伏电池、燃料电池、电动汽车锂离子电池的生产。 5．电解水制氢： ，把电能转化为化学能储存在氢气中。 6．氢能：燃烧产物只有水， ，被认为是理想的清洁能源；但制取成本高、储存和运输困难，尚未大规模应用。制备方法有电解水制氢、甲烷重整制氢、煤制氢等，按来源分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”。 7．电池：把化学能直接转化为电能的装置，如燃料电池、锂离子电池；电动汽车用锂电池供电，充放电过程都伴随能量转化。 8．风电制氢：风能绿色清洁但输出不均衡，我国利用高原和丰富的海上风能资源发电，再通过风电电解水制氢，克服风电的天然缺陷，实现风能与氢能联合开发。 9．化石能源的合理使用：燃煤脱硫、煤的清洁利用可减少 SO2、烟尘排放；开发可再生能源、推广新能源电车、提高能源利用率，都是降低化石能源利用对环境影响的措施。 二、化学与材料开发 1．物质转化造材料：煤、石油等化石燃料和秸秆等生物质直接燃烧用途有限且污染严重；通过化学反应转化，可得到煤气、沼气等清洁燃料和化工原料，以及塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子材料。 2．天然高分子材料：天然存在、不需化学合成的材料，如 等。 3．合成材料（人工合成的高分子材料）：三大合成材料是 ，几乎全部以石油产品为原料合成。 4．高分子结构：天然高分子材料和合成材料都是由大量 而成的聚合物，具有链状或网状结构。高分子的相对分子质量很大，通常在 1 万以上。 5．塑料：密度小，耐腐蚀，易加工，不导电、不传热，常见的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等，用作绝缘材料、包装材料、农用薄膜、管道、机械零件等。 6．合成橡胶：弹性和绝缘性好，如顺丁橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等，用于制轮胎、密封制品、防护用品等。 7．合成纤维：强度高，弹性好，耐磨，耐腐蚀，如 等，用作纺织原料、过滤材料、建筑材料等。 8．合成材料的优势：某些性能优于天然材料，便于大规模工业化生产，成本较低、产量稳定。如年产 10 万吨合成纤维厂的产量约相当于 8 万公顷棉田一年的产棉量，充分说明 。 9．复合材料的定义：把两种或两种以上性质不同的材料通过物理或化学方法复合在一起，制成的性能更优越的新材料。它综合各组分的优点、克服单一材料的缺陷，如 。 10．玻璃钢：在塑料中加入 ，既有玻璃般的透明或半透明性，又有钢铁般的强度，广泛用于航空、汽车、建筑等领域。 11．功能材料：具有光、电、磁等特殊性质的材料，如半导体材料高纯硅用于制造芯片；运-20 的发动机、防护涂层和机体使用了多种新型合金材料、合成材料及复合材料。 三、区分棉纤维、羊毛纤维和涤纶 1．探究思路：三种纤维的主要成分都是有机物，可以燃烧；成分不同，燃烧时的现象、气味和产物状态不同。 2．棉纤维（主要成分是 ）：燃烧快，有黄色火焰，有 的气味，灰烬细软、呈灰色。 3．羊毛纤维（主要成分是 ）：燃烧慢，燃烧时缩成团，有 的气味，灰烬为有光泽的黑褐色小球，用手指一压即碎。 4．涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯）：近火时先熔化后燃烧，有 ，灰烬为黑色或褐色硬块，不易破碎。 5．结论：用 闻气味、看灰烬即可区分三种纤维；辨别衣物标签上的纤维成分，也可据此判断衣物能否回收利用。 四、化学与社会的可持续发展 1．资源利用：社会的可持续发展以自然资源的合理开发和利用为基础。资源从开采、提炼到制成产品，再到使用与回收，每个环节都离不开 ，与物质的组成、结构、性质和应用密切相关。 2．白色污染：废弃塑料 ，长期堆积会破坏土壤、污染地下水、危害海洋生物生存；焚烧含氯塑料产生的氯化氢等气体污染空气。 3．防治白色污染：减少使用不必要的塑料制品（用布袋代替塑料袋）、重复使用某些塑料制品、使用 （微生物降解塑料、光解塑料）、 。 4．绿色低碳循环发展：开发可再生能源、推广垃圾分类和回收利用、选择公共交通工具出行；节约资源和保护环境要贯穿物质的生产、使用和回收全过程。 5．化学的担当：化学与技术遵循增进人类福祉、尊重生命权利、合理控制风险等原则，充分考虑资源供给和环境承载能力，为解决影响可持续发展的社会性科学议题开辟新途径。 特别提醒： 1．一次能源是直接从自然界获得的能源，二次能源是经加工转化获得的能源，电能、氢能（由电解水制得时）属于二次能源。 2．天然高分子材料（天然橡胶、棉花、羊毛）不是合成材料；三大合成材料是塑料、合成纤维、合成橡胶。 3．复合材料（如玻璃钢、碳纤维复合材料）综合多种材料的优点，但它不属于三大合成材料，也不能说成“无机非金属材料”。 4．合金属于金属材料，陶瓷、玻璃、水泥属于无机非金属材料，塑料、合成橡胶、合成纤维属于合成材料。 归纳总结： 材料分类：金属材料（纯金属、合金）、无机非金属材料（陶瓷、玻璃、水泥）、有机高分子材料（天然的和合成的：塑料、合成纤维、合成橡胶）、复合材料。 燃烧法鉴别纤维：烧纸气味→棉（纤维素）；烧焦羽毛气味→羊毛、蚕丝（蛋白质）；特殊气味、熔化结硬块→合成纤维（涤纶等）。 概念辨析： 新能源“可再生”与“清洁”是两回事：风能、太阳能、氢能、生物质能可再生且较清洁；煤、石油、天然气是不可再生的化石能源。 合成材料“某些性能优异”，但不等于全面优于天然材料；稳定性强正是白色污染难治理的根本原因。 易错警示： 1．氢能燃烧只生成水，被称为“最理想的能源”，但其制取成本高、储运困难，目前尚未大规模应用。 2．新能源的开发和利用只能减少化石能源的消耗，不能“停止使用煤、石油”，应从节能减排、清洁利用等多方面入手。 3．回收利用是解决白色污染的途径之一，但“禁止使用塑料制品”的说法过于绝对，不符合实际。 生活化学： 1．夏天高温下塑料饮料瓶会变形，说明塑料有热塑性；聚氯乙烯（PVC）不能直接包装食品。 2．服装标签中“涤纶 56%、棉 44%”说明该衣物同时使用了合成材料和天然高分子材料，可作为可回收资源的线索。 3．废旧电池、废旧金属、旧书报、汽水瓶、旧衣物都属于可回收物，应按垃圾分类投放。 拓展视野： 二氧化碳既是光合作用的原料，也是温室气体。二氧化碳的捕集、封存和利用（CCUS）对绿色低碳与可持续发展具有重要意义；沙漠光伏发电可把太阳能转化为电能，是新型能源利用方式。 跨科融合： 风电制氢、沙漠光伏涉及物理（能量转化）、地理（风能、太阳能分布）与化学（电解水、材料研制）的交叉，体现“科学、技术、工程”融合解决实际问题的思路。 1. 三大合成材料是塑料、合成橡胶、合成纤维；天然橡胶、棉花、羊毛属于天然高分子材料，不属于合成材料。 2. 复合材料（如玻璃钢、碳纤维复合材料、芳纶复合材料）综合了多种材料的优点，但它不属于三大合成材料。 3. 区分棉纤维、羊毛纤维和涤纶常用燃烧法：有烧纸气味的是棉（纤维素），有烧焦羽毛气味的是羊毛（蛋白质），有烧塑料特殊气味、熔化结硬块的是涤纶。 4. 一次能源是直接从自然界获取的能源（煤、石油、天然气、风能、太阳能），二次能源是经过加工转化得到的能源（电能、石油制品、电解水制得的氢能）。 5. 氢能、太阳能、风能、生物质能属于可再生、环境友好的新能源；煤、石油、天然气是不可再生的化石能源，且燃烧会增加碳排放。 6. 电解水制氢的化学方程式是 2H2O 通电 2H2↑＋O2↑，反应条件是“通电”，不是“点燃”或“加热”。 7. 氢能被称为最理想的能源是因为热值高、产物只有水，但目前制取成本高、储存运输困难，尚未大规模推广，不能说“已经完全替代化石能源”。 8. 聚乙烯等塑料加热熔化、具有热塑性，不是热固性；聚氯乙烯（PVC）不能直接用于食品包装。 9. 塑料废弃物造成的“白色污染”难以降解，可通过减少使用、重复使用、使用可降解塑料和回收利用等途径治理，但不能简单地“禁止使用所有塑料制品”。 10. 合金属于金属材料，陶瓷、玻璃、水泥属于无机非金属材料，塑料、合成纤维、合成橡胶属于有机合成材料，四者不能混为一谈。 11. 不是所有材料都越“新”越好：合成材料性能优异但废弃后难降解，使用时应兼顾性能与环境承载能力。 12. “绿色化学”不是“不产生任何物质”，而是从源头减少污染、提高原子利用率，资源利用应贯穿开采、生产、使用、回收全过程。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一单元 化学与社会 课题2 化学与可持续发展 一、化学与能源利用 1．背景：社会可持续发展要在保持良好生态环境的前提下，合理开发和利用自然资源。化石能源（煤、石油、天然气）面临日益枯竭和碳排放增加的危机，且直接燃烧污染严重。 2．转化途径：通过化学反应把化石能源转化为清洁、便利的二次能源，如电能、石油制品等；同时开发可再生、环境友好的新能源，如风能、太阳能、氢能、生物质能，还有核能、水能、潮汐能、地热能等。 3．一次能源与二次能源：直接取自自然界、未经加工转换的是一次能源（煤、石油、天然气、风能、太阳能、水能）；经加工转化后得到的是二次能源（电能、石油制品、氢能等）。 4．化学的用武之地：煤的清洁利用（煤制乙醇等）、电解水制氢、风力发电机、光伏电池、燃料电池、电动汽车锂离子电池的生产。 5．电解水制氢：2H2O通电2H2↑＋O2↑，把电能转化为化学能储存在氢气中。 6．氢能：燃烧产物只有水，热值高、无污染，被认为是理想的清洁能源；但制取成本高、储存和运输困难，尚未大规模应用。制备方法有电解水制氢、甲烷重整制氢、煤制氢等，按来源分为“灰氢”“蓝氢”和“绿氢”。 7．电池：把化学能直接转化为电能的装置，如燃料电池、锂离子电池；电动汽车用锂电池供电，充放电过程都伴随能量转化。 8．风电制氢：风能绿色清洁但输出不均衡，我国利用高原和丰富的海上风能资源发电，再通过风电电解水制氢，克服风电的天然缺陷，实现风能与氢能联合开发。 9．化石能源的合理使用：燃煤脱硫、煤的清洁利用可减少 SO2、烟尘排放；开发可再生能源、推广新能源电车、提高能源利用率，都是降低化石能源利用对环境影响的措施。 二、化学与材料开发 1．物质转化造材料：煤、石油等化石燃料和秸秆等生物质直接燃烧用途有限且污染严重；通过化学反应转化，可得到煤气、沼气等清洁燃料和化工原料，以及塑料、合成橡胶、合成纤维等高分子材料。 2．天然高分子材料：天然存在、不需化学合成的材料，如天然橡胶、棉花、羊毛、蚕丝等。 3．合成材料（人工合成的高分子材料）：三大合成材料是塑料、合成纤维、合成橡胶，几乎全部以石油产品为原料合成。 4．高分子结构：天然高分子材料和合成材料都是由大量小分子聚合而成的聚合物，具有链状或网状结构。高分子的相对分子质量很大，通常在 1 万以上。 5．塑料：密度小，耐腐蚀，易加工，不导电、不传热，常见的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯等，用作绝缘材料、包装材料、农用薄膜、管道、机械零件等。 6．合成橡胶：弹性和绝缘性好，如顺丁橡胶、丁苯橡胶、硅橡胶等，用于制轮胎、密封制品、防护用品等。 7．合成纤维：强度高，弹性好，耐磨，耐腐蚀，如涤纶、腈纶、丙纶等，用作纺织原料、过滤材料、建筑材料等。 8．合成材料的优势：某些性能优于天然材料，便于大规模工业化生产，成本较低、产量稳定。如年产 10 万吨合成纤维厂的产量约相当于 8 万公顷棉田一年的产棉量，充分说明合成材料产量高、成本低。 9．复合材料的定义：把两种或两种以上性质不同的材料通过物理或化学方法复合在一起，制成的性能更优越的新材料。它综合各组分的优点、克服单一材料的缺陷，如碳纤维复合材料、玻璃钢、芳纶复合材料。 10．玻璃钢：在塑料中加入玻璃纤维，既有玻璃般的透明或半透明性，又有钢铁般的强度，广泛用于航空、汽车、建筑等领域。 11．功能材料：具有光、电、磁等特殊性质的材料，如半导体材料高纯硅用于制造芯片；运-20 的发动机、防护涂层和机体使用了多种新型合金材料、合成材料及复合材料。 三、区分棉纤维、羊毛纤维和涤纶 1．探究思路：三种纤维的主要成分都是有机物，可以燃烧；成分不同，燃烧时的现象、气味和产物状态不同。 2．棉纤维（主要成分是纤维素）：燃烧快，有黄色火焰，有烧纸的气味，灰烬细软、呈灰色。 3．羊毛纤维（主要成分是蛋白质）：燃烧慢，燃烧时缩成团，有烧焦羽毛的气味，灰烬为有光泽的黑褐色小球，用手指一压即碎。 4．涤纶（聚对苯二甲酸乙二酯）：近火时先熔化后燃烧，有烧塑料的特殊气味，灰烬为黑色或褐色硬块，不易破碎。 5．结论：用燃烧法闻气味、看灰烬即可区分三种纤维；辨别衣物标签上的纤维成分，也可据此判断衣物能否回收利用。 四、化学与社会的可持续发展 1．资源利用：社会的可持续发展以自然资源的合理开发和利用为基础。资源从开采、提炼到制成产品，再到使用与回收，每个环节都离不开物质的转化，与物质的组成、结构、性质和应用密切相关。 2．白色污染：废弃塑料很难降解，长期堆积会破坏土壤、污染地下水、危害海洋生物生存；焚烧含氯塑料产生的氯化氢等气体污染空气。 3．防治白色污染：减少使用不必要的塑料制品（用布袋代替塑料袋）、重复使用某些塑料制品、使用可降解塑料（微生物降解塑料、光解塑料）、回收各种废弃塑料。 4．绿色低碳循环发展：开发可再生能源、推广垃圾分类和回收利用、选择公共交通工具出行；节约资源和保护环境要贯穿物质的生产、使用和回收全过程。 5．化学的担当：化学与技术遵循增进人类福祉、尊重生命权利、合理控制风险等原则，充分考虑资源供给和环境承载能力，为解决影响可持续发展的社会性科学议题开辟新途径。 特别提醒： 1．一次能源是直接从自然界获得的能源，二次能源是经加工转化获得的能源，电能、氢能（由电解水制得时）属于二次能源。 2．天然高分子材料（天然橡胶、棉花、羊毛）不是合成材料；三大合成材料是塑料、合成纤维、合成橡胶。 3．复合材料（如玻璃钢、碳纤维复合材料）综合多种材料的优点，但它不属于三大合成材料，也不能说成“无机非金属材料”。 4．合金属于金属材料，陶瓷、玻璃、水泥属于无机非金属材料，塑料、合成橡胶、合成纤维属于合成材料。 归纳总结： 材料分类：金属材料（纯金属、合金）、无机非金属材料（陶瓷、玻璃、水泥）、有机高分子材料（天然的和合成的：塑料、合成纤维、合成橡胶）、复合材料。 燃烧法鉴别纤维：烧纸气味→棉（纤维素）；烧焦羽毛气味→羊毛、蚕丝（蛋白质）；特殊气味、熔化结硬块→合成纤维（涤纶等）。 概念辨析： 新能源“可再生”与“清洁”是两回事：风能、太阳能、氢能、生物质能可再生且较清洁；煤、石油、天然气是不可再生的化石能源。 合成材料“某些性能优异”，但不等于全面优于天然材料；稳定性强正是白色污染难治理的根本原因。 易错警示： 1．氢能燃烧只生成水，被称为“最理想的能源”，但其制取成本高、储运困难，目前尚未大规模应用。 2．新能源的开发和利用只能减少化石能源的消耗，不能“停止使用煤、石油”，应从节能减排、清洁利用等多方面入手。 3．回收利用是解决白色污染的途径之一，但“禁止使用塑料制品”的说法过于绝对，不符合实际。 生活化学： 1．夏天高温下塑料饮料瓶会变形，说明塑料有热塑性；聚氯乙烯（PVC）不能直接包装食品。 2．服装标签中“涤纶 56%、棉 44%”说明该衣物同时使用了合成材料和天然高分子材料，可作为可回收资源的线索。 3．废旧电池、废旧金属、旧书报、汽水瓶、旧衣物都属于可回收物，应按垃圾分类投放。 拓展视野： 二氧化碳既是光合作用的原料，也是温室气体。二氧化碳的捕集、封存和利用（CCUS）对绿色低碳与可持续发展具有重要意义；沙漠光伏发电可把太阳能转化为电能，是新型能源利用方式。 跨科融合： 风电制氢、沙漠光伏涉及物理（能量转化）、地理（风能、太阳能分布）与化学（电解水、材料研制）的交叉，体现“科学、技术、工程”融合解决实际问题的思路。 1. 三大合成材料是塑料、合成橡胶、合成纤维；天然橡胶、棉花、羊毛属于天然高分子材料，不属于合成材料。 2. 复合材料（如玻璃钢、碳纤维复合材料、芳纶复合材料）综合了多种材料的优点，但它不属于三大合成材料。 3. 区分棉纤维、羊毛纤维和涤纶常用燃烧法：有烧纸气味的是棉（纤维素），有烧焦羽毛气味的是羊毛（蛋白质），有烧塑料特殊气味、熔化结硬块的是涤纶。 4. 一次能源是直接从自然界获取的能源（煤、石油、天然气、风能、太阳能），二次能源是经过加工转化得到的能源（电能、石油制品、电解水制得的氢能）。 5. 氢能、太阳能、风能、生物质能属于可再生、环境友好的新能源；煤、石油、天然气是不可再生的化石能源，且燃烧会增加碳排放。 6. 电解水制氢的化学方程式是 2H2O 通电 2H2↑＋O2↑，反应条件是“通电”，不是“点燃”或“加热”。 7. 氢能被称为最理想的能源是因为热值高、产物只有水，但目前制取成本高、储存运输困难，尚未大规模推广，不能说“已经完全替代化石能源”。 8. 聚乙烯等塑料加热熔化、具有热塑性，不是热固性；聚氯乙烯（PVC）不能直接用于食品包装。 9. 塑料废弃物造成的“白色污染”难以降解，可通过减少使用、重复使用、使用可降解塑料和回收利用等途径治理，但不能简单地“禁止使用所有塑料制品”。 10. 合金属于金属材料，陶瓷、玻璃、水泥属于无机非金属材料，塑料、合成纤维、合成橡胶属于有机合成材料，四者不能混为一谈。 11. 不是所有材料都越“新”越好：合成材料性能优异但废弃后难降解，使用时应兼顾性能与环境承载能力。 12. “绿色化学”不是“不产生任何物质”，而是从源头减少污染、提高原子利用率，资源利用应贯穿开采、生产、使用、回收全过程。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $