2.6材料的利用與發(fā)展（講義）（解析版）

浙教版九年級上冊第二章第六節(jié)材料的利用和發(fā)展【知識點分析】一.材料與人類社會發(fā)展：1.原始人使用石器：石斧、石刀、箭頭、刮器，還有獸骨和魚骨制成骨針古代人開始創(chuàng)造和使用陶器3.四千年前，人類進入青銅器時代（圖為青銅器尊和司母戊鼎）4.煉鐵技術的發(fā)展，人們制造了犁，黏土燒制磚瓦，瓷器5.人類社會進入信息時代：隨著科學技術的發(fā)展，人們有目的的改進材料的性能，使半導體材料、光纖材料、碳纖維復合材料等新型材料不斷涌現(xiàn)，促進了通訊、計算機、航空、航天等行業(yè)迅速發(fā)展。二.新型材料：新型材料：指新出現(xiàn)或正在發(fā)展中的、具有優(yōu)異特性和功能并能滿足技術進步所需的材料。當前，最引人注目的新型材料有：光電子信息材料、先進復合材料、超級陶瓷材料、新型金屬材料新型高分子材料、超導材料、納米材料等。納米材料：指其基本顆粒在1~100納米范圍內的材料。如：納米陶瓷、新型納米油墨、納米鉛粉等。納米材料在機械強度、磁、光、聲、熱等方面和普通材料都有很大的不同。如納米陶瓷具有很好的韌性；新型納米油墨的色調更濃，書寫的字跡色澤更好；將納米鉛粉加入固體燃料中，會使火箭推進器的前進速度加快好幾倍。三.材料制造與環(huán)境保護：1.背景：人們在制造材料的過程中會產生許多污染。為了減少或消除材料制造過程中的污染，人們需要探尋無污染或低污染的“綠色”新工藝，需要探索污染物的防治、轉化和綜合利用的途徑。2.實際生產制造產品時，需考慮的因素有：(1)科學性：合理可行(2)簡便性：裝置簡單易操作。(3)經濟性：廉價，高效；(4)安全性：安全可靠；(5)環(huán)保性：少污染，無污染。3.工業(yè)“三廢”及處理(1)工業(yè)“三廢”是指廢水、廢渣和廢氣。(2)處理方法①“廢氣”處理一般是安裝回收設備，將有害氣體凈化或吸收②“廢渣”的處理一般是合理利用，有毒需處理③“廢水”的處理是建立污水處理廠，將有毒有害物質清除干凈之后才可排放在化學工業(yè)中,除了要及時處理好“三廢”，還要努力提高原料的利用率，增加產品的產量，從根本上降低生產對環(huán)境造成的污染?！纠}分析】【例1】溫州市馬鞍山龍泉窯遺址成為浙江省2020年度“十大”重要考古發(fā)現(xiàn)，實證溫州曾深度參與海上絲綢之路。該遺址出土物品用傳統(tǒng)材料制作，下列可能屬于該遺址物品的是（）A．陶瓷餐具B．防彈頭盔C．半導體集成電路 D．光導纖維【答案】A【解析】A、陶瓷餐具使用的陶瓷，已經有幾千年的歷史，則它應該屬于該遺址物品，故A符合題意；BCD、防彈頭盔，半導體集成電路和光導纖維，都是近幾十年來人類發(fā)明的新材料，故B、C、D不合題意?！纠?】如圖是一款變色眼鏡，它的鏡片內含有溴化銀和氧化銅。在強光照射下，溴化銀分解成單質溴和銀，鏡片顏色變深：當光線變暗時在氧化銅催化作用下，又立即化合成溴化銀，鏡片顏色變淺。有關該眼鏡的說法錯誤的是（）A．塑料是有機合成材料B．鈦合金屬于化合物C．溴化銀分解后，銀元素的化合價降低D．溴和銀化合成溴化銀前后，氧化銅化學性質不變【答案】B【解析】A、塑料屬于三大高分子合成材料之一，故選項說法正確；B、鈦合金含有多種物質，屬于混合物，故選項說法錯誤；C、在強光照射下，溴化銀分解成單質溴和銀，銀元素的化合價由+1價變?yōu)?價，化合價降低，故選項說法正確；D、溴和銀在氧化銅催化作用下，又立即化合成溴化銀，氧化銅作催化劑，反應前后氧化銅化學性質不變，故選項說法正確?！纠?】1991年碳納米管被發(fā)現(xiàn)，碳納米管是由石墨中的碳原子卷曲而成的管狀的材料，管的直徑一般為幾納米（最小為1納米左右）到幾十納米，管的厚度僅為幾納米。碳納米管由于其獨有的結構和奇特的物理、化學特性以及其潛在的應用前景而受到人們的關注，下列有關碳納米管的說法中正確的是（）A．碳納米管是一種新型的高分子修物B．碳納米管的化學性質常溫時很穩(wěn)定C．碳納米管導電屬于化學變化D．碳納米管的結構和性質與金剛相同【答案】B【解析】A、根據(jù)題中信息可知，碳納米管是由碳原子構成的，所以不屬于化合物，故A錯誤；B、碳納米管是由碳元素組成，碳原子最外層為4個電子，化學性質非常穩(wěn)定，所以碳納米管常溫時，化學性質很穩(wěn)定，故B正確；C、碳納米管導電是電子定向移動的結果，屬于物理變化，故C錯誤；D、根據(jù)題中信息可知，碳納米管是管狀結構，金剛石是立體網狀結構，二者結構不同，性質不相同，故D錯誤。故選B?！纠?】美國普度大學研發(fā)出一種制備氫氣的新工藝，流程如下圖所示。下列說法錯誤的是（）A．鋁鎵合金可以循環(huán)使用B．太陽能的利用可以部分解決能源危機問題C．流程中的氧化鋁、水和氧氣都屬于氧化物D．鋁鎵合金與水反應的化學方程式為：2Al+3H2OAl2O3+3H2↑【答案】C【解析】A、觀察流程圖發(fā)現(xiàn)開始的反應物是鋁鎵合金，最終的生成物是鋁鎵合金，所以鋁鎵合金能循環(huán)使用，故A確；B、太陽能的利用可以部分解決能源危機問題，故B正確；C、流程中的氧化鋁、水都是由兩種元素組成且含有氧元素的化合物，屬于氧化物，而氧氣屬于單質，故C錯誤；D、鋁鎵合金與水的反應中生成物是氧化鋁、氫氣和鎵，相當于鎵未參加反應，所以實際上發(fā)生的反應是：2Al+3H2OAl2O3+3H2↑，故D正確。【例5】為創(chuàng)建“國家環(huán)保模范城市”，很多城市將原來的垃圾桶換成分類垃圾收集箱。下圖是國家頒布的“城市生活垃圾標志”。廢舊電池投入的垃圾收集箱上應貼有的標志是（）A． B． C． D．【答案】B【解析】廢舊電池中的鎘元素，則被定為致癌物質；汞中毒，會患中樞神經疾病，死亡率高達40%．電池腐爛后，其中的汞、鉛、鎘等重金屬溶出會污染地下水和土壤，再滲進魚類、農作物中，破壞人類的生存環(huán)境，威脅人類的健康．所以，廢棄電池屬于有害的垃圾．A、回收各種廢棄金屬及金屬制品．B、回收會造成環(huán)境污染或危害人體健康的物質．多指定為廢電池、廢日光燈管、廢體溫表等含汞的廢物，也有將鎘-鎳電池及其它含有害物質的廢物定為有害垃圾類．C、回收各種具有可燃性的物質．D、回收廢棄玻璃及玻璃制品．【例6】中國人民銀行發(fā)行的五角面值的硬幣的鑄造材料是A．無機非金屬材料 B．金屬材料 C．復合材料 D．合成塑料【答案】B【解析】A、無機非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質組成的材料，不符合題意；B、金屬材料是指金屬元素或以金屬元素為主構成的具有金屬特性的材料的統(tǒng)稱，鑄造硬幣的金屬屬于銅鋅合金，應屬于金屬材料的范疇，符合題意；C、復合材料是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料，不符合題意；D、合成塑料是有機合成材料的一種，故硬幣也不屬于合成材料，不符合題意。故選B。【例7】下圖是利用缺鐵性氧化物[Fe(1－y)O]進行CO2再資源化研究的示意圖。下列說法正確的是（）A．如該研究成熟并廣泛應用，能緩解溫室效應B．反應①為置換反應，反應②為分解反應C．反應①提高了鐵的氧化物中鐵的質量分數(shù)D．整個轉化反應的化學方程式可表示為：CO2C＋O2【答案】AD【解析】A、由圖可以看出，該反應吸收二氧化碳并將其轉化為碳和氧氣，若該研究成熟并廣泛應用，能緩解溫室效應，故A正確；B、反應①中缺鐵性氧化物和二氧化碳兩種反應物都是化合物，不屬于置換反應，故B錯誤；C、反應①中缺鐵性氧化物[Fe（1-y）O]奪取了二氧化碳中的氧，氧元素的質量分數(shù)提高了，降低了鐵的質量分數(shù)，故C錯誤；D、整個轉化反應的過程為二氧化碳在缺鐵氧化物和高溫條件下轉變?yōu)樘己脱鯕獾倪^程，化學方程式可表示為：CO2C＋O2，故D正確?！纠?】下列物體是使用塑料制成的是（

）A．用金、銀、銅等制作獎牌B．用麻類纖維制作毛絨玩具C．用新型鋼材建造“鳥巢”D．用聚氟乙烯制造“水立方”外層膜【答案】D【解析】A．用金、銀、銅制造的獎牌屬于金屬材料；B．化學纖維屬于有機合成材料；C．鋼材屬于金屬材料；D．聚氟乙烯是一種塑料，屬于有機合成材料；故選：D?！纠?】蘭州西客站在建設中，使用了大量建筑材料．下列有關材料的敘述不正確的是A．建設過程中使用了大量的鋼，其硬度小于純鐵的硬度B．一些設施中使用的合成纖維屬于有機合成材料C．建設過程中，廢棄的金屬材料必須回收利用D．建設中使用了玻璃鋼、碳纖維等材料，它們是復合材料【答案】A【解析】建設過程中使用了大量的鋼，其硬度大于純鐵的硬度；一些設施中使用的合成纖維屬于有機合成材料；建設過程中，廢棄的金屬材料必須回收利用；建設中使用了玻璃鋼、碳纖維等材料，它們是復合材料。故選A.【例10】某毛絨玩具的外部材料為純羊毛，內充物為無毒的合成纖維。下列說法正確的是()A．制作毛絨玩具的內充物是引起“白色污染”的主要物質B．純羊毛和合成纖維可用燃燒法區(qū)別C．制作毛絨玩具的外部材料屬于有機合成材料D．合成纖維的吸水性和透氣性比純羊毛好【答案】B【解析】A、塑料是引起“白色污染”的主要物質，而這里用的內充物是無毒的合成纖維，故錯誤。B、純羊毛屬于天然纖維，含有蛋白質，燃燒時會產生燒焦羽毛的氣味，而合成纖維燃燒時冒黑煙，無特殊氣味，且灰燼形成硬快，不易碎，故正確。C、毛絨玩具的外部材料是天然的純羊毛，不是合成材料，故錯誤。D、合成纖維的強度高，彈性好，耐磨，耐化學腐蝕性，但它的吸水性和透氣性差，純羊毛屬于天然纖維，具有較好的吸水性和透氣性，故錯誤?！纠?1】把研究工作視為游戲是2010年諾貝爾物理學獎得主海姆及其團隊的特別之處。他們發(fā)現(xiàn)的新材料石墨烯有許多奇特的屬性：密度小、硬度大、柔軟、可回收，有優(yōu)良的導電性、導熱性及抗拉伸能力，它也將會代替現(xiàn)有的硅材料。根據(jù)石墨烯的屬性，下列不能用石墨烯來制造的是（

）A．新型半導體材料B．優(yōu)良的絕緣材料C．超輕型飛機材料D．新型防彈衣材料【答案】B【解析】A.石墨具有優(yōu)良的導電性，可以用來制作半導體材料。此選項正確，不符合題意；B.石墨具有優(yōu)良的導電性，不能用來制作絕緣材料。此選項錯誤，符合題意；C.石墨的密度較小，可以用來制作超輕型飛機材料，能夠減輕飛機的質量。此選項正確，不符合題意；D.石墨具有較高的硬度，可以作為防彈衣材料。此選項正確，不符合題意。【例12】下列關于金屬的說法正確的是（

）A．人類使用金屬鋁的年代早于銅、鐵B．“真金不怕火煉”表明金（Au）在高溫條件下也很難與氧氣反應C．合金的熔點高，可用于制造保險絲D．將生銹的菜刀浸泡在食鹽水中，可除去其表面的鐵銹【答案】B【解析】A人類使用金屬鋁的年代晚于銅、鐵，故原說法錯誤；B“真金不怕火煉”表明金（Au）在高溫條件下也很難與氧氣反應，故說法正確；C合金的熔點低，但只有少數(shù)可用于制造保險絲，故原說法錯誤；D將生銹的菜刀浸泡在食鹽水中，不可除去其表面的鐵銹，反而會加快生銹。故說法錯誤?！纠?3】分類法是學習化學的一種重要方法，下列說法正確的是（

）A．甲烷和干冰都屬于有機物B．不銹鋼和金剛石都屬于合金C．尿素和硝酸鉀都屬于復合肥料D．塑料和合成纖維都屬于有機合成材料【答案】D【解析】A．甲烷是有機物，干冰是二氧化碳固體，是無機物；故錯誤；B．不銹鋼是鐵的合金，金剛石是碳單質不是合金；故錯誤；C．尿素中含有營養(yǎng)元素氮元素是氮肥，硝酸鉀中含有營養(yǎng)元素鉀元素和氮元素，是復合肥；故錯誤；D．塑料和合成纖維都屬于有機合成材料，正確?！纠?4】納米材料被譽為21世紀最有前途的新型材料。當材料的晶粒（或微粒）的大小處于納米級時，其性質就會出現(xiàn)奇異的變化。如：各種塊狀金屬顯示一定的顏色（多數(shù)銀白色，少數(shù)呈紅色），但當其細化到納米級時，都成了黑色。納米ZnO能吸收雷達電磁波，可用作“隱形”飛機的涂料。下列說法中，你認為正確的是（

）A．用氫氣還原氧化銅的實驗中，得到的銅粉是納米銅B．納米氧化鋅的化學性質類似于納米氧化鐵，不能與稀硫酸反應C．黑白照相底片上析出的黑色銀顆粒處于（或小于）納米級大小D．“隱形”飛機就是人的肉眼看不到的無色透明的飛機【答案】C【解析】A、氫氣還原氧化銅反應得到的銅粉為紅色，根據(jù)題意知當金屬細化到納米級時都會變成黑色，所以不是納米銅；故A不正確；B、晶粒到納米級時，只是其直徑變得很小，原子本身沒有發(fā)生變化，化學性質不變而能與硫酸反應；故B不正確；C、由題給信息根據(jù)材料晶粒金屬細化到納米顆粒時，就成了黑色；故C正確；D.用作隱形飛機的制造材料能吸收雷達電磁波，雷達測不到，并非肉眼看不見故D不正確?！纠?5】石頭紙是一種新型、環(huán)保紙張。它與傳統(tǒng)的木漿紙不同，是將碳酸鈣粉末加上15%的聚乙烯和5%的膠合劑，經特殊工藝處理后制成。下列說法正確的是（

）A．利用稀鹽酸可以區(qū)別石頭紙與木漿紙B．石頭紙的應用不能減少對樹木的砍伐C．聚乙烯是一種天然有機高分子材料D．石頭紙極易溶于水并可以回收利用【答案】A【解析】A、石頭紙中含有的碳酸鈣能與鹽酸反應生成二氧化碳，而普通紙不可以，故選項正確；B、石頭紙制造不需要植物纖維，能減少對樹木的砍伐，故選項錯誤；C、聚乙烯是人工合成的有機高分子材料，屬于塑料，故選項錯誤；D、石頭紙中的碳酸鈣是不溶于水的物質，故選項錯誤。【例16】把研究工作視為游戲是2010年諾貝爾物理學獎得主海姆及其團隊的特別之處。他們發(fā)現(xiàn)的新材料石墨烯有許多奇特的屬性：密度小、硬度大、柔軟、可回收，有優(yōu)良的導電性、導熱性及抗拉伸能力，它也將會代替現(xiàn)有的硅材料。根據(jù)石墨烯的屬性，下列不能用石墨烯來制造的是（

）A．新型半導體材料 B．優(yōu)良的絕緣材料 C．超輕型飛機材料 D．新型防彈衣材料【答案】B【解析】A.石墨具有優(yōu)良的導電性，可以用來制作半導體材料。此選項正確，不符合題意；B.石墨具有優(yōu)良的導電性，不能用來制作絕緣材料。此選項錯誤，符合題意；C.石墨的密度較小，可以用來制作超輕型飛機材料，能夠減輕飛機的質量。此選項正確，不符合題意；D.石墨具有較高的硬度，可以作為防彈衣材料。此選項正確，不符合題意。【例17】石墨烯是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，同時是在長度和橫截面積相同條件下，電阻最小的材料。浙大科研團隊研制出的新型鋁-石墨烯電池，由金屬鋁箔負極、石墨烯正極及AlCl4-電解液組成。這種電池可以在零下40攝氏度到120攝氏度的環(huán)境中工作，在零下30攝氏度的環(huán)境中，這種新型電池能實現(xiàn)1000次充放電性能不減，而在100攝氏度的環(huán)境中，它能實現(xiàn)4.5萬次。這種新型電池是柔性的，將它彎折一萬次后，容量完全保持。根據(jù)以上材料分析：(1)石墨烯屬于______材料（選填“非金屬”“金屬”或“有機合成”）。(2)石墨烯電池的AlCl4-電解液中，鋁元素的化合價為______。(3)從充放電性能的角度考慮，鋁-石墨烯電池更適合在______（選填“高溫”或“低溫”）環(huán)境中使用。(4)工人在生產石墨烯電池過程中，可能會將石墨烯納米粒子吸入肺部，若石墨烯納米粒子進入血液，隨著血液循環(huán)，該粒子最先到達心臟的______（選填“左心房”“左心室”“右心房”或“右心室”）。?【答案】

非金屬

+3

高溫

左心房【解析】(1)石墨烯是由非金屬元素的，所以屬于石墨烯屬于非金屬材料；(2)氯元素顯-1價，而AlCl4-電帶1個單位的負電荷，所以鋁元素顯+3價；(3)鋁石墨烯電池在100攝氏度的環(huán)境中，它能實現(xiàn)4.5萬次充放電，所以適宜在高溫時使用；(4)將石墨烯納米粒子吸入肺部，若石墨烯納米粒子進入血液，隨著血液循環(huán)，該粒子最先到達心臟的左心房?！纠?8】通過發(fā)明、創(chuàng)造讓世界變得更美好，更智能是人類永恒的追求?。?）2019年度100大最佳發(fā)明之一的折疊屏筆記本，可在平板電腦和筆記本間自由轉換。制造筆記本外殼使用的（工程）塑料屬于_____。A．合成有機高分子材料

B．復合材料

C．金屬材料（2）制造折疊屏的技術核心“鉸鏈”使用的不銹鋼的主要成分是_____。（3）使用石墨烯制造有機發(fā)光二極管顯示屏，主要是因為其具有優(yōu)異的透光性和_____。（4）鋰離子電池體積小、容量大和無記憶效應等性能，使電子產品的輕薄、便攜與持久續(xù)航成為可能。因此成就，2019年諾貝爾化學獎授予了對鋰離子電池的研究有突出貢獻的三位科學家。筆記本電腦利用鋰電池供電使用過程中想要實現(xiàn)的能量轉化是_____?！敬鸢浮?/p>

A

鐵

導電性

化學能轉化為電能【解析】（1）A、塑料、合成纖維、合成橡膠是三大合成有機高分子材料，符合題意；B、復合材料是人們運用先進的材料制備技術將不同性質的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料，由兩種或兩種以上化學、物理性質不同的材料組分，塑料不屬于復合材料，不符合題意；C、金屬材料主要指的是金屬及其合金，不符合題意；故填A；

（2）不銹鋼是鐵和碳的合金，主要成分是鐵；（3）使用石墨烯（具有良好的導電性）制造有機發(fā)光二極管顯示屏，主要是因為其具有優(yōu)異的透光性和導電性；（4）筆記本電腦利用鋰電池供電使用過程中實現(xiàn)的能量轉化是將化學能轉化為電能?！纠?9】眼鏡是人們常用的護眼工具。如圖是一款變色眼鏡的示意圖：（1）所標物質中屬于有機合成材料的是________。（2）該款變色眼鏡的玻璃里加入了溴化銀（AgBr）和氧化銅．在強光照射下，溴化銀分解成溴單質（Br2）和銀，玻璃顏色變深，該反應的化學方程式為：________；當光線變暗時，溴和銀在氧化銅作用下，重新生成溴化銀，玻璃顏色變淺，氧化銅在該反應中起________作用?！敬鸢浮?/p>

②

2AgBrBr2+2Ag

催化作用【解析】（1）銅螺絲是金屬材料，塑料腳套是合成材料，玻璃鏡片是無機非金屬材料，鈦合金是合金材料，故選②.（2）溴化銀