第6节 材料的利用与发展.ppt

新型材料的出现 大大推动了生产力的发展 促进了人类社会文明的进步 一 材料发展历史 人类历史上不同时代所使用的生产工具或战争中使用的武器 都记录了材料的发展过程 石斧石箭头 铁器农具 青铜兵器 你知道这些材料出现的早晚顺序吗 石器 陶器 青铜器 铁器 橡胶 1 材料的发展历程 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 原始社会 火的发明 商朝 春秋晚期 100多年前 21世纪 标志着生产力的不断发展 在掌握湿法炼铜技术之后 制造出了种类繁多的青铜器 随着炼铁技术的掌握 人们制造了犁 促使农业发展 大量合成材料的诞生 更使人们 的生活越来越精彩 二 新型材料 1 什么是新型材料 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 光纤材料 2 新型材料类型 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 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 纳米陶瓷 记忆合金 铝合金 金属玻璃 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 3 新型材料优异特性 超级塑料制成的头盔 防弹 抗压 撞不破 超级陶瓷质地坚韧 制成的刀具削铁如泥 超级玻璃能根据光照的强度改变颜色 纳米材料制成的 可以防水 4 纳米材料 纳米材料是指其基本颗粒在1 100纳米范围内的材料 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 例如 一般的陶瓷材料脆性较大 可是用纳米陶瓷粉末烧成的陶瓷却有很好的韧性 即使被撞倒也不破裂 新型纳米油墨的色调更浓 书写字迹色泽更好 将纳米铅粉末加入到固体燃料中 就会使火箭推进器的前进速度加快好几倍 金属纳米材料 纳米 nm 是一个长度概念 1纳米是1米的十亿分之一 10 9米 20纳米约为一根头发丝的三千分之一 金属纳米材料具有很多金属材料通常没有的优异性能 例如 金属在常温下有很好的韧性与延展性 但在低温时则很脆 而纳米铜 Cu 和纳米铬 Cr 的交替多层结构在零下269 仍有较高的延展性 纳米金属的熔点大幅度降低 如块状金熔点高达1064 而线度为2纳米的金粉327 就融化了 可为较低温度下形成合金提供新工艺 因为金属纳米微粒对环境中的光 热 湿度和温度极为敏感 因此可将金属纳米材料 如铂 钯等 用于传感器的制造 在火箭燃料中添加1 的超细铝 Al 粉或镍 Ni 粉 燃烧效率可成倍提高 三 材料制造与环境保护 人们在制造材料的过程中会产生许多污染 为了减少污染 人们需要探寻无污染或低污染的 绿色 新工艺 某厂想利用存积的废料 铜屑来制备硫酸铜 作为农药波尔多液的主要原料 以满足市场需求 如果你们是该厂的技术开发小组 请你们设计几种制备的方案 以铜为主要原料制备硫酸铜工艺可行性探究 1 提出问题 以铜为主要原料制备硫酸铜的绿色工艺的可行性如何 2 设计制备方法 方案一 铜与浓硫酸在加热条件下生成硫酸铜 水 二氧化碳 Cu H2SO4 浓 CuSO4 SO2 H2O 原理 方案二 铜加热生成氧化铜加稀硫酸生成硫酸铜和水 原理 CuO H2SO4 CuSO4 H2O 方案三 将铜与硝酸银反应生成硝酸铜 然后将硝酸铜和氢氧化钠反应 生成氢氧化铜和硝酸钠 最后利用氢氧化铜和硫酸反应制取硫酸铜 Cu 2AgNO3 2Ag Cu NO3 2Cu NO3 2 2NaOH Cu OH 2 2NaNO3Cu OH 2 H2SO4 CuSO4 2H2O 原理 请对以上方法在原料的利用率及产生的污染方面进行讨论 交流并探讨绿色工艺的可行性 利用率低 会产生污染 方案一 原料利用率高 无污染 方案二 方案三 成本高 步骤繁锁 3 工艺评价 化学工业给社会带来巨大财富和众多产品的同时 也向周围环境排放了大量的 三废 废水 废渣 废气 使自然界的生态平衡遭受破坏 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 炼钢与 三废 的回收利用 炼钢过程中会产生大量的棕色烟气 其主要成分是氧化铁尘粒和高浓度的一氧化碳气体等 因此工厂安装了回收设备 将这些 放在错误地点的原料 进行回收利用 例如 从烟气中回收的氧化铁尘粒可以用来炼钢 得到的一氧化碳可以做化工原料或燃料 烟气带出的热量可以用于制造水蒸气 此外 炼钢时生成的炉渣可以用来做矿渣水泥 含磷量较多的炉渣则可加工成磷肥等 1 塑料的使用方便了人类的生活 但由此也带来了 白色污染 下列解决 白色污染 的合理措施是 A 焚烧废旧塑料袋B 废弃塑料掩埋处理C 禁止使用塑料制品D 使用可降解塑料 D 2 绿色化学 能实现零排放 即反应物中的原子利用率达到100 CO和H2在一定条件下按照不同的比例可以合成不同的有机化工原料 根据零排放的要求 以CO和H2合成的有机物不可能是 A 甲醇 CH4O B 乙醇 C2H6O C 甲醛 CH2O D 乙酸 C2H4O2 B 3 某市有一家工厂处理含铜垃圾的生产流程如下 写出上述生产流程中与提取铜直接有关的A B C三步反应的化学方程式 A B C CuO H2SO4 CuSO4 H2O CuSO4 Fe FeSO4 Cu 4 某大型高炉年产生铁4 106吨 设生铁的含铁质量分数为96 在冶炼过程中铁的损耗不计 则需要含铁的质量分数为50 的赤铁矿石多少万吨 解 设需铁矿石的质量为X X 50 4 106吨 96 X 7 68 106吨 答 需铁矿石7 68 106吨 5 我国早在春秋战国时期就开始炼铁 应用金属铁 请你用化学方程式表示用一氧化碳还原氧化铁的化学反应原理 再见 。