【精品讲义】浙教版 科学 9年级上册 2.6 材料的利用与发展8页

2.6 材料的利用与发展
目录
1.材料的发展史
(1)原始人类利用
石头制成了石斧、石刀、箭头等，又用兽骨和鱼骨制成了骨针。
(2)随着火的使用，古代人开始创造和使用陶器，使人类文明得到了较大的发展。
(3)光导纤维是信息高速公路的基础材料。
(4)材料的发展历程：石器一陶器→青铜器一钢铁的使用→合成材料的使用一新型材料的使用。

【说明】(1)旧石器时代：原始人利用石头制石斧、石刀、石箭，用兽骨、鱼骨制骨针。
(2)新石器时代：创造和使用陶器。
(3)青铜器时代：商朝时期制造出青铜器和青铜武器。
(4)铁器时代：春秋战国时期，开始冶铁和炼钢。
(5)新材料时代：人们有目的地改进材料的性能。
人们利用金属的历史与金属的活动性和金属冶炼的水平有关。
2.新型材料
新型材料是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。新型材料
主要包括以下几种：
纳米材料：纳米材料是指由粒径在 1nm~100nm 之间的粒子组成的材料。将宏观物体细分成纳米粒子后，
它将有显著的不同。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。1nm=10-9m。
常见的纳米材料有纳米陶瓷、纳米油墨、纳米铅粉等。纳米材料在各个领域有着广阔的应用前景。
记忆合金，具有记住本来形状的能力； 金属塑料，集塑料与金属特点于一身的新材料。
3.绿色化学
“绿色化学”又称为环境友好化学，它的主要特点如下：
(1)充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；
(2)在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废弃物向环境中的排放；
(3)提高原料的利用率，力图使原料利用率达 100%；
(4)生产出有利于环境保护、社会安全和人体健康的环境友好产品。
4.工业“三废”及处理
(1)工业“三废”是指废水、废渣和废气。
(2)处理方法
1)及时处理“三废”。①“废气”的处理：一般安装回收设备，将尘粒和一氧化碳、二氧化碳等物质除去，
一氧化碳可以回收再利用，二氧化碳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为磷肥等。
③“废水”的处理：建立污水处理厂，将废水中的有害金属转化为沉淀，制成所需要的金属材料等，废水
符合要求后再排放到河流中或循环利用。
2)提高原料的利用率，增加产品的产量。
3)煤、石油制品进行脱硫处理。
4)推广“绿色工艺”，从根本上降低生产对环境造成的污染。
1.探究“以铜为主要原料制备硫酸铜
(1)设计制备方法
方法一：铜能与浓硫酸在加热条件下反应，生成硫酸铜、二氧化硫和水。
方法二：将铜与氧气加热反应生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应制取硫酸铜
方法三：将铜与氯气在点燃条件下反应生成氯化铜，然后将氯化铜与氢氧化钠溶液反应，生成氢氧化
铜沉淀和氯化钠，最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜。
(2)写出相关的化学方程式
方法一：Cu＋2H2SO4(浓) =====
△
CuSO4＋2H2O＋SO2↑
方法二：2Cu＋O2 =====
△
2CuO，CuO＋2HNO3===Cu(NO3)2＋H2O
方法三：Cu＋Cl2 =====
点燃

CuCl2， 2NaOH＋CuCl2===Cu(OH)2↓＋2NaCl， H2SO4＋Cu(OH)2===CuSO4＋
2H2O
(3)讨论
方法一：Cu 与浓 H2SO4反应生成 CuSO4的同时又生成 SO2，既浪费了原料，又造成环境污染。
方法二：原料利用率高，无污染。
方法三：方法所选用的原料氯气有毒，安全性不高，且操作步骤多(复杂)，生产成本高。
通过以上探究活动可知，对于某种物质的制取，首先，方案必须合理可行；其次，必须符合绿色化学
的要求。因此第二种方法为绿色工艺，且原料利用率高，为最佳方案。
【问题探究】以金属为主要原料制备相应的盐有多种途径，如何选择最优的途径(如：原料利用率高，
产生的污染少)使工艺绿色化？
对于某种物质的制取，首先，必须是方案合理可行；其次，必须符合绿色化学的要求，即制造材料过

程中把污染降到最低，甚至无污染的状态，而且原料利用率要高。故将 Cu 与氧气加热反应生成 CuO，CuO
与稀硫酸反应制取 CuSO4 的方法符合上述要求，为最佳方案；铜与浓硫酸制取硫酸铜的反应原料利用率低，
此过程中有污染空气的气体 SO2 产生，既浪费了原料又造成了环境污染；...