2.6材料的利用与发展（讲义）（解析版）

浙教版九年级上册第二章第六节材料的利用和发展【知识点分析】一.材料与人类社会发展：1.原始人使用石器：石斧、石刀、箭头、刮器，还有兽骨和鱼骨制成骨针古代人开始创造和使用陶器3.四千年前，人类进入青铜器时代（图为青铜器尊和司母戊鼎）4.炼铁技术的发展，人们制造了犁，黏土烧制砖瓦，瓷器5.人类社会进入信息时代：随着科学技术的发展，人们有目的的改进材料的性能，使半导体材料、光纤材料、碳纤维复合材料等新型材料不断涌现，促进了通讯、计算机、航空、航天等行业迅速发展。二.新型材料：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。当前，最引人注目的新型材料有：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。纳米材料：指其基本颗粒在1~100纳米范围内的材料。如：纳米陶瓷、新型纳米油墨、纳米铅粉等。纳米材料在机械强度、磁、光、声、热等方面和普通材料都有很大的不同。如纳米陶瓷具有很好的韧性；新型纳米油墨的色调更浓，书写的字迹色泽更好；将纳米铅粉加入固体燃料中，会使火箭推进器的前进速度加快好几倍。三.材料制造与环境保护：1.背景：人们在制造材料的过程中会产生许多污染。为了减少或消除材料制造过程中的污染，人们需要探寻无污染或低污染的“绿色”新工艺，需要探索污染物的防治、转化和综合利用的途径。2.实际生产制造产品时，需考虑的因素有：(1)科学性：合理可行(2)简便性：装置简单易操作。(3)经济性：廉价，高效；(4)安全性：安全可靠；(5)环保性：少污染，无污染。3.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“废气”处理一般是安装回收设备，将有害气体净化或吸收②“废渣”的处理一般是合理利用，有毒需处理③“废水”的处理是建立污水处理厂，将有毒有害物质清除干净之后才可排放在化学工业中,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。【例题分析】【例1】温州市马鞍山龙泉窑遗址成为浙江省2020年度“十大”重要考古发现，实证温州曾深度参与海上丝绸之路。该遗址出土物品用传统材料制作，下列可能属于该遗址物品的是（）A．陶瓷餐具B．防弹头盔C．半导体集成电路 D．光导纤维【答案】A【解析】A、陶瓷餐具使用的陶瓷，已经有几千年的历史，则它应该属于该遗址物品，故A符合题意；BCD、防弹头盔，半导体集成电路和光导纤维，都是近几十年来人类发明的新材料，故B、C、D不合题意。【例2】如图是一款变色眼镜，它的镜片内含有溴化银和氧化铜。在强光照射下，溴化银分解成单质溴和银，镜片颜色变深：当光线变暗时在氧化铜催化作用下，又立即化合成溴化银，镜片颜色变浅。有关该眼镜的说法错误的是（）A．塑料是有机合成材料B．钛合金属于化合物C．溴化银分解后，银元素的化合价降低D．溴和银化合成溴化银前后，氧化铜化学性质不变【答案】B【解析】A、塑料属于三大高分子合成材料之一，故选项说法正确；B、钛合金含有多种物质，属于混合物，故选项说法错误；C、在强光照射下，溴化银分解成单质溴和银，银元素的化合价由+1价变为0价，化合价降低，故选项说法正确；D、溴和银在氧化铜催化作用下，又立即化合成溴化银，氧化铜作催化剂，反应前后氧化铜化学性质不变，故选项说法正确。【例3】1991年碳纳米管被发现，碳纳米管是由石墨中的碳原子卷曲而成的管状的材料，管的直径一般为几纳米（最小为1纳米左右）到几十纳米，管的厚度仅为几纳米。碳纳米管由于其独有的结构和奇特的物理、化学特性以及其潜在的应用前景而受到人们的关注，下列有关碳纳米管的说法中正确的是（）A．碳纳米管是一种新型的高分子修物B．碳纳米管的化学性质常温时很稳定C．碳纳米管导电属于化学变化D．碳纳米管的结构和性质与金刚相同【答案】B【解析】A、根据题中信息可知，碳纳米管是由碳原子构成的，所以不属于化合物，故A错误；B、碳纳米管是由碳元素组成，碳原子最外层为4个电子，化学性质非常稳定，所以碳纳米管常温时，化学性质很稳定，故B正确；C、碳纳米管导电是电子定向移动的结果，属于物理变化，故C错误；D、根据题中信息可知，碳纳米管是管状结构，金刚石是立体网状结构，二者结构不同，性质不相同，故D错误。故选B。【例4】美国普度大学研发出一种制备氢气的新工艺，流程如下图所示。下列说法错误的是（）A．铝镓合金可以循环使用B．太阳能的利用可以部分解决能源危机问题C．流程中的氧化铝、水和氧气都属于氧化物D．铝镓合金与水反应的化学方程式为：2Al+3H2OAl2O3+3H2↑【答案】C【解析】A、观察流程图发现开始的反应物是铝镓合金，最终的生成物是铝镓合金，所以铝镓合金能循环使用，故A确；B、太阳能的利用可以部分解决能源危机问题，故B正确；C、流程中的氧化铝、水都是由两种元素组成且含有氧元素的化合物，属于氧化物，而氧气属于单质，故C错误；D、铝镓合金与水的反应中生成物是氧化铝、氢气和镓，相当于镓未参加反应，所以实际上发生的反应是：2Al+3H2OAl2O3+3H2↑，故D正确。【例5】为创建“国家环保模范城市”，很多城市将原来的垃圾桶换成分类垃圾收集箱。下图是国家颁布的“城市生活垃圾标志”。废旧电池投入的垃圾收集箱上应贴有的标志是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】废旧电池中的镉元素，则被定为致癌物质；汞中毒，会患中枢神经疾病，死亡率高达40%．电池腐烂后，其中的汞、铅、镉等重金属溶出会污染地下水和土壤，再渗进鱼类、农作物中，破坏人类的生存环境，威胁人类的健康．所以，废弃电池属于有害的垃圾．A、回收各种废弃金属及金属制品．B、回收会造成环境污染或危害人体健康的物质．多指定为废电池、废日光灯管、废体温表等含汞的废物，也有将镉-镍电池及其它含有害物质的废物定为有害垃圾类．C、回收各种具有可燃性的物质．D、回收废弃玻璃及玻璃制品．【例6】中国人民银行发行的五角面值的硬币的铸造材料是A．无机非金属材料 B．金属材料 C．复合材料 D．合成塑料【答案】B【解析】A、无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料，不符合题意；B、金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称，铸造硬币的金属属于铜锌合金，应属于金属材料的范畴，符合题意；C、复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料，不符合题意；D、合成塑料是有机合成材料的一种，故硬币也不属于合成材料，不符合题意。故选B。【例7】下图是利用缺铁性氧化物[Fe(1－y)O]进行CO2再资源化研究的示意图。下列说法正确的是（）A．如该研究成熟并广泛应用，能缓解温室效应B．反应①为置换反应，反应②为分解反应C．反应①提高了铁的氧化物中铁的质量分数D．整个转化反应的化学方程式可表示为：CO2C＋O2【答案】AD【解析】A、由图可以看出，该反应吸收二氧化碳并将其转化为碳和氧气，若该研究成熟并广泛应用，能缓解温室效应，故A正确；B、反应①中缺铁性氧化物和二氧化碳两种反应物都是化合物，不属于置换反应，故B错误；C、反应①中缺铁性氧化物[Fe（1-y）O]夺取了二氧化碳中的氧，氧元素的质量分数提高了，降低了铁的质量分数，故C错误；D、整个转化反应的过程为二氧化碳在缺铁氧化物和高温条件下转变为碳和氧气的过程，化学方程式可表示为：CO2C＋O2，故D正确。【例8】下列物体是使用塑料制成的是（

）A．用金、银、铜等制作奖牌B．用麻类纤维制作毛绒玩具C．用新型钢材建造“鸟巢”D．用聚氟乙烯制造“水立方”外层膜【答案】D【解析】A．用金、银、铜制造的奖牌属于金属材料；B．化学纤维属于有机合成材料；C．钢材属于金属材料；D．聚氟乙烯是一种塑料，属于有机合成材料；故选：D。【例9】兰州西客站在建设中，使用了大量建筑材料．下列有关材料的叙述不正确的是A．建设过程中使用了大量的钢，其硬度小于纯铁的硬度B．一些设施中使用的合成纤维属于有机合成材料C．建设过程中，废弃的金属材料必须回收利用D．建设中使用了玻璃钢、碳纤维等材料，它们是复合材料【答案】A【解析】建设过程中使用了大量的钢，其硬度大于纯铁的硬度；一些设施中使用的合成纤维属于有机合成材料；建设过程中，废弃的金属材料必须回收利用；建设中使用了玻璃钢、碳纤维等材料，它们是复合材料。故选A.【例10】某毛绒玩具的外部材料为纯羊毛，内充物为无毒的合成纤维。下列说法正确的是()A．制作毛绒玩具的内充物是引起“白色污染”的主要物质B．纯羊毛和合成纤维可用燃烧法区别C．制作毛绒玩具的外部材料属于有机合成材料D．合成纤维的吸水性和透气性比纯羊毛好【答案】B【解析】A、塑料是引起“白色污染”的主要物质，而这里用的内充物是无毒的合成纤维，故错误。B、纯羊毛属于天然纤维，含有蛋白质，燃烧时会产生烧焦羽毛的气味，而合成纤维燃烧时冒黑烟，无特殊气味，且灰烬形成硬快，不易碎，故正确。C、毛绒玩具的外部材料是天然的纯羊毛，不是合成材料，故错误。D、合成纤维的强度高，弹性好，耐磨，耐化学腐蚀性，但它的吸水性和透气性差，纯羊毛属于天然纤维，具有较好的吸水性和透气性，故错误。【例11】把研究工作视为游戏是2010年诺贝尔物理学奖得主海姆及其团队的特别之处。他们发现的新材料石墨烯有许多奇特的属性：密度小、硬度大、柔软、可回收，有优良的导电性、导热性及抗拉伸能力，它也将会代替现有的硅材料。根据石墨烯的属性，下列不能用石墨烯来制造的是（

）A．新型半导体材料B．优良的绝缘材料C．超轻型飞机材料D．新型防弹衣材料【答案】B【解析】A.石墨具有优良的导电性，可以用来制作半导体材料。此选项正确，不符合题意；B.石墨具有优良的导电性，不能用来制作绝缘材料。此选项错误，符合题意；C.石墨的密度较小，可以用来制作超轻型飞机材料，能够减轻飞机的质量。此选项正确，不符合题意；D.石墨具有较高的硬度，可以作为防弹衣材料。此选项正确，不符合题意。【例12】下列关于金属的说法正确的是（

）A．人类使用金属铝的年代早于铜、铁B．“真金不怕火炼”表明金（Au）在高温条件下也很难与氧气反应C．合金的熔点高，可用于制造保险丝D．将生锈的菜刀浸泡在食盐水中，可除去其表面的铁锈【答案】B【解析】A人类使用金属铝的年代晚于铜、铁，故原说法错误；B“真金不怕火炼”表明金（Au）在高温条件下也很难与氧气反应，故说法正确；C合金的熔点低，但只有少数可用于制造保险丝，故原说法错误；D将生锈的菜刀浸泡在食盐水中，不可除去其表面的铁锈，反而会加快生锈。故说法错误。【例13】分类法是学习化学的一种重要方法，下列说法正确的是（

）A．甲烷和干冰都属于有机物B．不锈钢和金刚石都属于合金C．尿素和硝酸钾都属于复合肥料D．塑料和合成纤维都属于有机合成材料【答案】D【解析】A．甲烷是有机物，干冰是二氧化碳固体，是无机物；故错误；B．不锈钢是铁的合金，金刚石是碳单质不是合金；故错误；C．尿素中含有营养元素氮元素是氮肥，硝酸钾中含有营养元素钾元素和氮元素，是复合肥；故错误；D．塑料和合成纤维都属于有机合成材料，正确。【例14】纳米材料被誉为21世纪最有前途的新型材料。当材料的晶粒（或微粒）的大小处于纳米级时，其性质就会出现奇异的变化。如：各种块状金属显示一定的颜色（多数银白色，少数呈红色），但当其细化到纳米级时，都成了黑色。纳米ZnO能吸收雷达电磁波，可用作“隐形”飞机的涂料。下列说法中，你认为正确的是（

）A．用氢气还原氧化铜的实验中，得到的铜粉是纳米铜B．纳米氧化锌的化学性质类似于纳米氧化铁，不能与稀硫酸反应C．黑白照相底片上析出的黑色银颗粒处于（或小于）纳米级大小D．“隐形”飞机就是人的肉眼看不到的无色透明的飞机【答案】C【解析】A、氢气还原氧化铜反应得到的铜粉为红色，根据题意知当金属细化到纳米级时都会变成黑色，所以不是纳米铜；故A不正确；B、晶粒到纳米级时，只是其直径变得很小，原子本身没有发生变化，化学性质不变而能与硫酸反应；故B不正确；C、由题给信息根据材料晶粒金属细化到纳米颗粒时，就成了黑色；故C正确；D.用作隐形飞机的制造材料能吸收雷达电磁波，雷达测不到，并非肉眼看不见故D不正确。【例15】石头纸是一种新型、环保纸张。它与传统的木浆纸不同，是将碳酸钙粉末加上15%的聚乙烯和5%的胶合剂，经特殊工艺处理后制成。下列说法正确的是（

）A．利用稀盐酸可以区别石头纸与木浆纸B．石头纸的应用不能减少对树木的砍伐C．聚乙烯是一种天然有机高分子材料D．石头纸极易溶于水并可以回收利用【答案】A【解析】A、石头纸中含有的碳酸钙能与盐酸反应生成二氧化碳，而普通纸不可以，故选项正确；B、石头纸制造不需要植物纤维，能减少对树木的砍伐，故选项错误；C、聚乙烯是人工合成的有机高分子材料，属于塑料，故选项错误；D、石头纸中的碳酸钙是不溶于水的物质，故选项错误。【例16】把研究工作视为游戏是2010年诺贝尔物理学奖得主海姆及其团队的特别之处。他们发现的新材料石墨烯有许多奇特的属性：密度小、硬度大、柔软、可回收，有优良的导电性、导热性及抗拉伸能力，它也将会代替现有的硅材料。根据石墨烯的属性，下列不能用石墨烯来制造的是（

）A．新型半导体材料 B．优良的绝缘材料 C．超轻型飞机材料 D．新型防弹衣材料【答案】B【解析】A.石墨具有优良的导电性，可以用来制作半导体材料。此选项正确，不符合题意；B.石墨具有优良的导电性，不能用来制作绝缘材料。此选项错误，符合题意；C.石墨的密度较小，可以用来制作超轻型飞机材料，能够减轻飞机的质量。此选项正确，不符合题意；D.石墨具有较高的硬度，可以作为防弹衣材料。此选项正确，不符合题意。【例17】石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，同时是在长度和横截面积相同条件下，电阻最小的材料。浙大科研团队研制出的新型铝-石墨烯电池，由金属铝箔负极、石墨烯正极及AlCl4-电解液组成。这种电池可以在零下40摄氏度到120摄氏度的环境中工作，在零下30摄氏度的环境中，这种新型电池能实现1000次充放电性能不减，而在100摄氏度的环境中，它能实现4.5万次。这种新型电池是柔性的，将它弯折一万次后，容量完全保持。根据以上材料分析：(1)石墨烯属于______材料（选填“非金属”“金属”或“有机合成”）。(2)石墨烯电池的AlCl4-电解液中，铝元素的化合价为______。(3)从充放电性能的角度考虑，铝-石墨烯电池更适合在______（选填“高温”或“低温”）环境中使用。(4)工人在生产石墨烯电池过程中，可能会将石墨烯纳米粒子吸入肺部，若石墨烯纳米粒子进入血液，随着血液循环，该粒子最先到达心脏的______（选填“左心房”“左心室”“右心房”或“右心室”）。‍【答案】

非金属

+3

高温

左心房【解析】(1)石墨烯是由非金属元素的，所以属于石墨烯属于非金属材料；(2)氯元素显-1价，而AlCl4-电带1个单位的负电荷，所以铝元素显+3价；(3)铝石墨烯电池在100摄氏度的环境中，它能实现4.5万次充放电，所以适宜在高温时使用；(4)将石墨烯纳米粒子吸入肺部，若石墨烯纳米粒子进入血液，随着血液循环，该粒子最先到达心脏的左心房。【例18】通过发明、创造让世界变得更美好，更智能是人类永恒的追求！（1）2019年度100大最佳发明之一的折叠屏笔记本，可在平板电脑和笔记本间自由转换。制造笔记本外壳使用的（工程）塑料属于_____。A．合成有机高分子材料

B．复合材料

C．金属材料（2）制造折叠屏的技术核心“铰链”使用的不锈钢的主要成分是_____。（3）使用石墨烯制造有机发光二极管显示屏，主要是因为其具有优异的透光性和_____。（4）锂离子电池体积小、容量大和无记忆效应等性能，使电子产品的轻薄、便携与持久续航成为可能。因此成就，2019年诺贝尔化学奖授予了对锂离子电池的研究有突出贡献的三位科学家。笔记本电脑利用锂电池供电使用过程中想要实现的能量转化是_____。【答案】

A

铁

导电性

化学能转化为电能【解析】（1）A、塑料、合成纤维、合成橡胶是三大合成有机高分子材料，符合题意；B、复合材料是人们运用先进的材料制备技术将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料，由两种或两种以上化学、物理性质不同的材料组分，塑料不属于复合材料，不符合题意；C、金属材料主要指的是金属及其合金，不符合题意；故填A；

（2）不锈钢是铁和碳的合金，主要成分是铁；（3）使用石墨烯（具有良好的导电性）制造有机发光二极管显示屏，主要是因为其具有优异的透光性和导电性；（4）笔记本电脑利用锂电池供电使用过程中实现的能量转化是将化学能转化为电能。【例19】眼镜是人们常用的护眼工具。如图是一款变色眼镜的示意图：（1）所标物质中属于有机合成材料的是________。（2）该款变色眼镜的玻璃里加入了溴化银（AgBr）和氧化铜．在强光照射下，溴化银分解成溴单质（Br2）和银，玻璃颜色变深，该反应的化学方程式为：________；当光线变暗时，溴和银在氧化铜作用下，重新生成溴化银，玻璃颜色变浅，氧化铜在该反应中起________作用。【答案】

②

2AgBrBr2+2Ag

催化作用【解析】（1）铜螺丝是金属材料，塑料脚套是合成材料，玻璃镜片是无机非金属材料，钛合金是合金材料，故选②.（2）溴化银