第6课材料的利用与发展-2023-2024学年九年级科学上册学练测（浙教版）（原卷版）

第6课材料的利用与发展【学与练】一、材料的发展历程提问：你们知道材料的发展是吗？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＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O。方案二：2Cu＋O22CuO；CuO＋H2SO4CuSO4＋H2O。方案三：Cu＋2AgNO3＝2Ag＋Cu（NO3）2；Cu（NO3）2＋2NaOH＝Cu（OH）2↓＋2NaNO3；Cu（OH）2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O。（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。一、选择题1．（2022九上·镇海区期末）石墨烯是单层碳原子面材料，由其制成的石墨烯薄膜，具有超薄超轻，超强导热性、导电性和超优光敏性等优点。下列说法错误的是（）A．石墨烯是一种碳单质，可用于新型电池电极B．石墨烯由碳元素组成，完全燃烧只生成COC．石墨烯薄膜材料可用于智能、平板电脑等设备的散热层D．石墨烯薄膜材料可用于穿戴设备和无线传感等领域2．（2023九上·金华期末）下列冬奥会比赛用品的材料不属于合成材料的是（）A．冰壶壶体——花岗石B．滑雪板基础材料聚乙烯C．护目镜镜片聚碳酸酯D．冰球合成橡胶3．金华市“创全国文明城市”活动进行得如火如荼，其中垃圾分类回收利用是检查项目之一。垃圾分类既能节约资源，又能减少污染，符合可持续发展的要求。例如：废弃易拉罐、旧电线、铝材下脚料等可归为一类回收，它们均属于（）A．有机合成材料 B．金属材料C．非金属材料 D．氧化物4．（2022九上·杭州期中）创造了10909m深潜新纪录的“奋斗者号”载人潜水器的外壳由钛合金制造。钛合金属于（）A．金属材料 B．无机非金属材料C．合成材料 D．有机物5．（2022九上·海曙期中）不粘锅内表面通常使用特氟龙涂层，原料为聚四氟乙烯，其结构简式为[CF2CF2]n。对聚四氟乙烯的推断，不合理的是（）A．属于有机合成材料B．有较好的耐高温性C．可耐酸腐蚀D．可溶于酒精、食用油等有机溶剂6．人类文明的进步离不开各种工具的发明与改进，下列工具主要由金属材料制成的是（)A．石器 B．石斧 C．青铜器 D．瓷碗7．美国生物医学工程师使用3D打印技术，打印出一种弹性博膜，该薄膜是由柔软、易弯曲的硅材料制成，和人类心外膜的形状完全一致，内嵌感应器。若在病人心胜植入该薄膜，能利用感应器检测心脏的功能，并在病人出现心律不齐的情况下给予电疗刺激，根据以上叙述，对该技术下列观点合理的是（）A．可制造具有特功能的“人造心脏”服务人类B．3D打印机以细胞为材料打印弹性薄膜C．能帮助人类战胜疾病，可忽视其潜在风险D．可见人工制造的高等动植物将会很快出现8．2022年北京冬奥会火炬的外壳由碳纤维复合材料制成，具有“轻、固、美”的特点，在1000℃的温度下也不会起泡、开裂。火炬外壳材料的选择不需要考虑的因素是（）A．密度小 B．硬度大 C．耐高温 D．导电性好9．（2022九下·定海月考）“信息”“材料”“能源”被称为新科技革命的三大支柱，下列叙述不正确的是（）A．在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源B．新型材料将在航空航天领域中得到广泛应用C．光缆在信息产业中有广泛应用，制造光缆的主要材料是单质硅D．用乙醇汽油作为汽车的燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染10．（2022九上·婺城期末）生活垃圾一般可分为四大类：可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。分类的目的是提高垃圾的资源价值和经济价值，力争物尽其用。下列垃圾分类合理的是（)A．可回收垃圾：旧报纸、矿泉水瓶B．厨余垃圾：菜根烂叶、饮料包装盒C．有害垃圾：破碎玻璃、废铜烂铁D．其他垃圾：废旧电池、卫生间废纸11．现代科技的发展，促使新型材料研究日益向微观层次深人，产生了纳米材料。纳米材料与普通料相比，在机械强度磁、光、声、热等方面都有很大的不同。下列关于纳米材料的叙述，错误的是（）。A．纳米材料是指其基本颗粒在0.01~1纳米范围内的材料B．纳米陶瓷比普通陶瓷具有更好的韧性C．用纳米油墨书写的字迹色泽更好D．添加了纳米铅粉末的固体燃料会使火箭推进器的速度加快12．（2021九上·余杭期中）小阳对所学部分化学知识归纳如下，其中完全正确的一组是（）①物质的分类②资源的利用和保护a．合成橡胶、合金都属于合成材料b．氧化物中含有氧元素c．混合物中一定含有多种元素a．保护空气要减少有害气体和烟尘的排放b．爱护水资源要节约用水和防止水体污染c．保护金属资源只能通过防止金属腐蚀实现③“低碳经济”的措施④用“化学”眼光分析a．改造或淘汰高能耗、高污染产业b．研制和开发新能源替代传统能源c．减少使用一次性塑料方便袋a．利用碱石灰中和酸性土壤是利用酸和碳酸盐发生反应b．湿衣服晾干是因为分子之间有间隔c．明矾净水是因为明矾溶于水生成胶状物A．① B．② C．③ D．④13．（2021九上·嘉兴期中）材料是时代进步的重要标志。下列有关材料的说法错误的是（）A．废弃塑料会带来“白色污染”B．铝表面致密氧化膜防止铝制品被酸腐蚀C．指甲、羊毛里含蛋白质D．塑料、合成橡胶都属于有机合成材料14．现代社会生产的新型陶瓷材料层出不穷，如用氧化铝等原料生产的陶瓷已被应用于制造发动机。下列有关氧化铝陶瓷的说法，错误的是（）。A．该陶瓷属于有机合成材料B．该陶瓷耐高温，强度高C．该陶瓷中的原料氧化铝属于金属氧化物D．该陶瓷由于含有氧化铝，所以耐酸碱性不强15．现代科技的发展，促使新型材料研究日益向微观层次深人，产生了纳米材料。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。下列关于纳米材料的叙述，错误的是（）。A．纳米材料是指其基本颗粒在0.01~1纳米范围内的材料B．纳米陶瓷比普通陶瓷具有更好的韧性C．用纳米油墨书写的字迹色泽更好D．添加了纳米铅粉末的固体燃料会使火箭推进器的速度加快16．（2021九下·金华月考）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，下列有关石墨纸说法错误的是（）A．石墨纸是一种环保材料 B．石墨纸是良导体，容易导电C．石墨纸属于有机合成材料 D．与钢相比，石墨纸的硬度较大二、填空题17．芯片制造是半导体工业中重要的一环，如图中铜板、硅、塑料板、氢氟酸(HF)都是芯片制造工业中的常用材料，请按要求回答下列问题：（1）如图半导体工业材料中，属于有机材料的是。（2）芯片制造过程中的蚀刻要用到氢氟酸(HF)，HF中F元素的化合价，它也能蚀刻玻璃，其中一个反应的化学方程式是：CaSiO3+6HF=CaF2+SiF4↑+3X，X的化学式为18．（2023九上·长兴期末）目前，铁在生活和生产中都有着非常重要的作用。（1）铁与铬(Cr)、镍(Ni)等金属熔合可形成“不锈钢”，用不锈钢丝和聚乙烯纤维为原料可制作耐酸防护服材料。以上叙述中不涉及到(选填序号)。A．合金 B．无机非金属材料C．合成材料 D．复合材料（2）某品牌的麦片中含微量铁粉，食用后可在胃酸的作用下转化为人体可吸收的铁元素，胃酸的主要成分是(填化学式)。19．（2022九上·舟山期中）2021年3月26日，我国首次通过天问一号探测器拍摄到南、北半球火星侧身影像，化学材料在其中起到了重要的作用。（1）探测器天线骨架涂有一层聚酯纤维网，聚酯纤维属于（填“金属材料”、“合成材料”或“复合材料”）。（2）天问一号在火星着陆后，将利用三结砷化镓太阳能电池作为其动力，制取砷化镓（GaAs）的化学原理为：(CH3)20．（2022九上·舟山期中）炼铁厂常以焦炭、赤铁矿、空气等为主要原料炼铁，反应过程如下：

（1）在上述步骤①②③中，属于氧化还原反应的是（填序号）。（2）金属矿物的储量有限，请写出一条保护金属资源的有效方法。21．纯电动车是以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的一类新能源车，如图是某款电动汽车。（1）图中属于金属材料的有（填序号）。（2）新型固体LiFePO4隔膜电池广泛应用于电动汽车，电池充电反应为FePO4＋Li=LiFePO4，该充电反应属于基本反应类型中的22．（2022·舟山模拟）据《合金与化合物》杂志描述，科学家近日研制出新型铝合金，添加了少量铜、锰和锆的特殊纳米微粒。该新材料可以承受高温、高压；使其导电性、强度和延展性得到了近乎完美的结合。（1）该新型铝合金在物质分类上属于（选填“纯净物”或“混合物”）。（2）从微观分析，该铝合金中的纳米铜以（选填“分子”“原子”或“离子”）形式存在。（3）对该新型合金用途适合是。A．制造飞机、汽车 B．制作导线 C．制造深潜器外壳23．（1）朵朵家新买了一个家用电热水壶，如下图，其中所用材料属于合金的是，A．不锈钢外壳 B．酚醛塑料手柄C．纯铜导线 D．聚氯乙烯线（2）爱思考的朵朵发现这个热水壶的铭牌上标着：220V1100W，家里电饭煲的铭牌上标着：220V800W。不计热量损失，用它们分别加热相同质量的水升高相同的温度，省电。（选填“热水壶”“电饭煲”或“一样”）（3）铝合金也属于合金材料，其中主要含有铝、铜、镁三种金属，科学实验小组同学为验证这三种金属的活动性顺序，某同学设计了如图3个实验。经仔细分析，同学们一致认为三个实验中只需选做两个实验即可验证铝、铜、镁三种金属的活动性顺序。三、实验探究题24．（2022九上·舟山期中）某校科学兴趣小组成员对市区生活垃圾的成分作了调查，结果如图甲；取市垃圾填埋场不同深度的垃圾样品，测定铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)三种有害元素的含量，得到数据如图乙。请根据这些信息回答下列问题：（1）从图甲可以看出该市生活垃圾的成分以为主。（2）下列对垃圾填埋场中有害元素含量的描述，正确的是_____。A．有害元素含量随着垃圾堆放深度增加而增大B．这三种有害元素在0~30cm层含量低于30~60cm层含量C．这些垃圾因含有有害元素而毫无价值（3）请你根据上述的信息，对于城市中垃圾的处理方法提出几条合理的建议或设想（写出两点）。四、解答题25．（2022九上·舟山期中）化学改变世界，科技改变生活。请回答：（1）我国自主研发的复兴号动车组列车，领跑世界，其制造材料有铝合金等，在空气中铝制品耐腐蚀的原因是。（2）我国对石墨烯技术的研究居世界领先地位。石墨烯性能优良，用途独特，比如用作太阳能电池的电极，这主要是利用了它的性。（3）我国白主设计建造的港珠澳大桥是目前世界最长的跨海大桥，它使用了世界最大尺寸高阻尼橡胶隔震支座，其中橡胶属于（填字母）a.金属材料b.有机高分子材料c.复合材料（4）我国在氢能汽车研发领域取得重大突破，采用了第四代以氢为燃料的电池技术。氢气作为理想能源前景广阔，现通过生物法制得的氢气中混有CO、O2和水蒸气等（氢气的体积分数通常为60％～90％），为了得到纯净的氢气，将混合气体依次通过NaOH溶液、灼热的Cu丝和干燥装置。该除杂方案是否正确？，理由是。26．阅读下列材料。新型铸铁材料−−蠕墨铸铁在高碳铁液中加入稀土合金，得到断口呈“花斑”状，石墨为蠕虫状蠕墨铸铁（又称蠕铁）。蠕铁是具有片状和球状石墨之间的过渡形态铸铁，片状石墨和球状石墨内部原子排列方式不同。蠕铁是一种具有良好力学性能（耐高温、强度大、断面敏感性小）、导热率高和抗氧化性能的新型铸铁材料。蠕铁广泛用于制造汽车发动机、汽车制动零件、排气管等。国产蠕铁中的蠕化剂均含有稀土元素，如稀土硅铁镁合金、稀土硅钙合金等。国产蠕铁技术冲破了国外的技术封锁，助推我国发动机制造技术迈向世界领先水平。回答下列问题：（1）蠕墨铸铁从材料分类看属于材料（填“有机合成”或“金属”）。（2）蠕墨铸铁作为发动机材料主要是利用其独特的（填“物理”或“化学”）性质。（3）片状石墨和球状石墨的组成元素（填“相同”或“不同”)。（4）工业上采用赤铁矿石（主要成分为氧化铁）炼铁的反应原理是。（用化学方程式表示），其中是还原剂（5）要炼出含铁90％的生铁100吨，至少需要Fe2O3质量分数为80％的铁矿石多少吨？（计算结果取整数）27．（2021九上·杭州期中）从杭州市锦绣中学到杭州东南中学路程大约为25公里。（1）如果小应开车从杭州市锦绣中学出发，汽车以90KW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动速度v与时间t的关系如图所示，在05s时间内，轿车发动机做了J功。（2）小应的汽车使用无铅汽油，我国部分地区使用乙醇汽油。请写出乙醇(C2H5OH)在足量的氧气中完全燃烧生成CO2和H2O的化学方程式。（3）从低碳环保考虑，许多人会选择电动汽车代步，用直流充电桩给电动汽车充电时将电能转化为贮存在电动汽车的蓄电池内。（4）如果小应坐地铁去杭州东南中学，地铁的铁轨通常是由锰钢制成的，锰钢属于。A．合成材料 B．金属材料C．复合材料 D．无机非金属材料28．（2020九上·西湖月考）阅读嫦娥五号部分探月任务，完成相应问题。嫦娥五号探测器，由轨道器、返回器、着陆器、上升器四部分组成，后续在经历地月转移、近月制动、环月飞行后，着陆器和上升器组合体将与轨道器和返回器组合体分离，轨道器携带返回器留轨运行，着陆器承载上升器择机实施月球正面预选区域软着陆，按计划开展月面自动采样等后续工作.①2020年11月23日18时30分，长征五号遥五运载火箭开始加注液氧液氢低温推进剂。②2020年12月4日，旗开月表，五星闪耀，该面国旗以国产高性能芳纶纤维材料为主，能够抵御月表恶劣的环境，做到不褪色、不串色、不变形。③12月1日22时57分，嫦娥五号探测器像跳伞运动员一样在深空完成一系列高难度动作：主动减速、快速调整、接近、悬停避障、缓速下降和自由下落阶段。④2020年12月2日4时53分，探月工程嫦娥五号着陆器和上升器组合体完成了月球土壤钻取采样及封装，月壤中富集了大量的氦－3，氦3的最重大潜在价值是用作核能发电的燃料。试分析：（1）长征五号遥五运载火箭利用液氢做燃料，是因为液氢具有、无污染的优点。（2）嫦娥五号探测器所携带国旗的材料主要是（“有机合成材料”、“金属材料”、“无机非金属材料”）。（3）嫦娥五号探测器主动减速下降时机械能__________。A．增大 B．减小C．不变 D．先增大后减小（4）对于利用氦3进行核能发电，下列分析正确的是。A.需要提供超高温条件B.需要提供适量的中子轰击C.不会产生放射性射线D.也称为热核反应（5）对于留置在月面的着陆器，其表面有部分材料是铁制品，试分析该铁制品时间久了很是否会生锈，原因是。29．阅读《碳纳米管》．碳纳米管小雨在中国科技馆内看到了对“碳纳米管”材料的介绍后（如图1所示），想更加详细的了解，于是就上网搜索．她了解到碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能．如图2所示，它是由一些柱形的碳管同轴套构而成，直径大约在1到30nm之间，长度可达到1μm（1μm=103nm）．这种管完全由碳原子构成，并可看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴，卷曲360°而形成的无缝中空管，相邻管子之间的距离约为0.34nm．碳纳米管的抗拉强度最大可达到2×1011Pa，是钢的100倍，密度却只有钢的16碳纳米管可用于锂离子电池负极材料．碳纳米管的层间距为0.34nm，略大于石墨的层间距0.335nm，这有利于Li+的嵌入与迁出，它特殊的圆筒状构型不仅可使Li+从外壁和内壁两方面嵌入，又可防止因溶剂化Li+嵌入引起的石墨层剥离而造成负极材料的损坏．碳纳米管掺杂石墨时可提高石墨负极的导电性，消除极化．实验表明，用碳纳米管