第九章化学与社会发展第二节化学与材料。

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第九章第二节化学与材料

二.教学目标

1.让学生观察身边有哪些材料，了解它们的主要性能与应用；

2.根据已有经验讨论比较棉、毛、合成纤维的优缺点；

3.探究棉、毛、合成纤维与酸、碱作用及燃烧时的现象；

4.探究鉴别棉、毛、合成纤维的方法及辨别羊毛制品真伪的方法；

5.了解聚乙烯与聚氯乙烯的不同用途，探究两者的鉴别方法；

6.知道什么是“白色污染”以及白色污染的治理方法。

重点

1.知道金属材料、无机非金属材料的特点及其在生产、生活中的应用；

2.知道废弃的材料对自然环境造成的污染及其危害，提出可能解决污染的合理措施；

3.实验探究纯棉纤维、羊毛纤维、化学纤维，聚乙烯及聚氯乙烯等常见材料的鉴别方法。

难点

实验探究纯棉纤维、羊毛纤维、化学纤维，聚乙烯及聚氯乙烯等常见材料的鉴别方法。

三.具体内容

1.材料的发展过程

2.材料的分类

分为：金属材料、无机非金属材料、合成材料、复合材料。

3.金属材料

包括纯金属和各种合金。

（1）金属材料的发展历程

古代——近代工业——现代工业

（2）常见金属材料及应用

球墨铸铁（Fe、C、Si、Mn）——可代替钢

锰钢（Fe、C、Mn）——钢轨、自行车架、坦克装甲、挖掘机铲斗

不锈钢（Fe、Cr、Ni）——医疗器械、炊具

黄铜（Cu、Zn）——机器零件、仪表、日用品

青铜（Cu、Sn）——轴承、齿轮等

白铜（Cu、Ni）——钱币、代替银饰品

焊锡（Sn、Pb）——焊接金属

硬铝（Al、Cu、Mg、Si）——火箭、飞机、轮船等

18K黄金（Au、Ag、Cu）——金饰品、钱币

18K白金（Au、Cu、Ni、Zn）——金饰品

铂金（Pt）——铂金饰品

4.无机非金属材料

分为传统材料和新型材料。

传统材料：陶瓷、玻璃、水泥

新型材料：新型陶瓷、光导纤维等

5.合成材料

包括塑料、合成橡胶、合成纤维。

（1）合成纤维

纤维分为：天然纤维、人造纤维、合成纤维

天然纤维：吸水性、透气性好

合成纤维：强度高、耐磨、弹性好、耐腐蚀

灼烧

受酸溶液的影响

受碱溶液的影响

棉花

无臭味、无残留物

较大

较大

动物的毛

烧焦羽毛味，无残留物

大

大

化纤布料

臭味，烧后有残留物

不大

不大

（2）塑料

①常见塑料制品

塑料管材、塑料袋、塑料薄膜、塑料盆、雨衣等。

②塑料品种

聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、有机玻璃（PMMA）、电木塑料。

③聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料的比较

聚乙烯

聚氯乙烯

组成

C、H

C、H、Cl

性质

电绝缘性能好，耐化学腐蚀，耐寒、无毒

耐有机溶剂，耐化学腐蚀，耐磨，电绝缘性能好，抗水性好，使用时会分解出有害物质（有毒）

燃烧

易

较难

离火后

继续燃烧

停止燃烧

燃烧气味

无气味

有刺激性气味

用途

可制食品袋、包装药物、日常用品、管道、绝缘材料等

可制日常用品、电线包皮、管道、绝缘材料、建筑材料、人造革等

④聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料的鉴别

6.合成橡胶

（1）天然橡胶和合成橡胶

（2）合成橡胶的优点

具有良好的弹性、绝缘性和耐高温性

（3）合成橡胶的应用

制造飞机、军舰、汽车、医疗器械等

7.复合材料

将两种或两种以上的材料复合成一体而形成的材料

【典型例题】

例1、不粘锅的内壁有一薄层聚四氟乙烯的涂料，它的化学式可表示为（CF2CF2）m（m为正整数）。

下列关于聚四氟乙烯的说法错误的是（）

A.该物质是由碳和氟气（F2）组成的混合物

B.该物质分子中碳、氟（F）原子个数比为1：2

C.该物质中含氟的质量分数为76％

D.该物质应该是一种化学稳定性很强的物质

答案：A

例2、用羟基磷酸钙为原料生产的陶瓷能够制造人工骨、人工关节及人工假牙。已知其化学式中除钙离子外还含有3个PO43-离子、1个氢氧原子团，则其化学式是（）

A.Ca5（OH）（P04）3B.Ca3（OH）（PO4）3

C.Ca2（OH）（PO4）3D.Ca6（OH）（PO4）3

答案：A

例3、在各种新型材料的研发、制造和使用中，有涤纶、腈纶等各种_________（填“天然”或“合成”）纤维制成的五彩缤纷的衣料；有汽车等交通工具的轴承以及刀具等所用到的各种__________（填“金属”或“非金属”）材料。在农业生产中，化肥通常可分为氮肥、_________和磷肥。肥田粉的主要成分是硫酸铵，它属于________肥。

答案：合成金属钾肥氮

例4、在《联合国气候变化框架公约》大会上通过的《京都协议》中明确规定：发达国家要限制二氧化碳等温室气体的排放量。科学家采取“组合转化”技术，将二氧化碳在一定条件下转化为重要的化工原料乙烯（C2H4），其化学方程式为：

2CO2+6H2＝C2H4+4H2O

若用36g氢气转化二氧化碳，则能处理标准状况下的二氧化碳气体多少升？同时又能生成多少克化工原料乙烯？（已知：标准状况下，二氧化碳的密度为1.977g/L）

答案：二氧化碳质量为264g；二氧化碳体积为133.5L乙烯质量为84g

【模拟试题】（答题时间：40分钟）

一、选择题

1.下列家庭日用品中不含金属材料的是（）

A.瓷花瓶B.导线C.电视机D.电池

2.区别聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料的最佳方法是（）

A.颜色B.硬度C.溶解性D.燃烧，闻气体的气味

3.下列生活用品由有机合成材料制成的是（）

A.尼龙袜子B.砂锅C.铁锅D.瓷碗

4.一种新兴的金属由于其密度小、延展性好、耐腐蚀性强，它和它的合金材料在航空、航海和化学工业中正逐步取代铝和铝合金材料而被广泛应用，该金属是（）

A.锌B.钛C.镁D.锰

5.要解决“白色污染”问题，下列方法不可行的是（）

A.尽可能减少使用塑料制品

B.回收废旧塑料

C.研制和推广使用在自然条件下容易分解的新型塑料

D.禁止使用任何塑料制品

6.下列属于合成纤维的是（）

A.棉花B.羊毛C.蚕丝D.绦纶

7.在垃圾回收中，我们提倡实行垃圾分类回收。在街道边的垃圾箱中，绿色箱表示盛装可回收再利用垃圾，黄色箱用来装不可回收垃圾。下列物质中①废铝线②果皮③易拉罐④口香糖⑤废铁锅⑥空矿泉水瓶⑦一次性塑料饭盒⑧旧书、旧报纸，其中能够扔进绿色垃圾箱的是（）

A.③⑤⑥⑧B.③⑤⑥⑦⑧C.①③⑤⑥⑧D.①⑤⑥⑧

8.美国和日本的三位科学家以导电有机高分子材料的研究成果荣获2000年度诺贝尔化学奖。他们用碘来掺杂聚合物，使其导电能力增强107倍，具有金属般的导电能力。碘（I2）属于（）

A.金属单质B.非金属单质C.化合物D.混合物

9.有这样一幅彩图：把一个装有小鸟的笼子浸入鱼缸中，让小鸟与笼外的小鱼“共同生活在一起”。制作这个笼子的材料是用碳及碳的化合物合成的，你认为这个笼子的材料必须具有的性能是（）。

A.透气、隔水B.透气、透水C.透水、隔气D.隔气、隔水

10.某种铁的氧化物20g，在加热条件下，通入足量的一氧化碳完全反应后，将生成的气体用石灰水完全吸收，得沉淀37.5g，则该氧化物中铁元素和氧元素的质量比是（）

A.2：3B.7：2C.7：3D.21：8

二、填空题

11.塑料、合成纤维、合成橡胶称为，它们都是人工合成的化合物，它们的特点是相对分子质量。

12.玻璃、有机玻璃、玻璃钢、不锈钢四种物质，其中属于金属材料的是，属于无机非金属材料的是，属于合成材料的是，属于复合材料的是。

13.从下面两种塑料中选择合适的来制造不同的产品（填编号）：

（A）聚乙烯（B）聚氯乙烯

（1）食品保鲜膜

（2）服装包装袋

（3）塑料牛奶瓶

14.高分子化合物按其来源可分为和两大类；棉花、羊毛、天然橡胶等属于，塑料、合成纤维等属于。

15.认真回想自家厨房里的锅、碗、瓢、盆及各种炊事用具的名称，按材料所属类别填入下表（至少举一例）：

金属材料

无机非金属材料

合成材料

复合材料

三、简答题

16.简述材料的分类，请各举一例。

17.列举日常生活中由下列材料制成的物品，并分析它们的特点：

（1）金属材料；

（2）非金属材料；

（3）合成材料；

（4）复合材料。

18.制造普通玻璃的原料是碳酸钠、碳酸钙、石英（SiO2），反应的原理是碳酸钠、碳酸钙在高温下分别跟石英反应生成硅酸盐（Na2SiO3、CaSiO3）。写出这两个反应的化学方程式。

四、实验题

19.请写出燃料法区别聚乙烯、聚氯乙烯的实验现象：

是否有火焰

是否有烟

气味

聚乙烯

聚氯乙烯

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第九章化学与社会发展第一节化学与能源

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三、第一节化学与能源

[教材分析]

本章是初中化学课程的最后一章，通过前面八章的学习，学生已经有了一定的化学基础知识和基本技能，也有了一定的科学探究能力。初步具备应用化学知识解决生产、生活中简单的实际问题的能力，对化学与人类生产、生活及社会发展有了一定的认识。通过本章的学习，将使学生进一步感受化学对社会发展已做出的贡献，化学的发展必将对社会的可持续发展做出更大贡献。

本节内容从维系人类生存发展所需要的三大支柱之一-------能源出发，通过学习电池和氢能的初步知识为载体，使学生知道电池可以将化学能转化为低污染、高效率特点的电能；了解氢能的开发和利用对未来社会新能源的开发和利用的现实意义及美好前景，从而认识化学为提高能源利用率，开发新能源做出的重大贡献，感悟到化学在解决能源危机中的作用。

[学习目标]

一、知识与技能目标

1、学习几种常见的能源，认识能源开发和节约能源的重要性；

2、知道电池能将化学能直接转化为电能，了解使用化学能比燃烧化石燃料具有更多的优点；

3、了解几种常见的电池，知道乱扔废弃电池会污染环境，了解回收、处理废弃电池的意义；

4、知道氢能是一种理想的新能源，了解用氢能的优越性和推广使用氢气能源面临的困难；

5、认识化学在解决能源危机方面的意义；

二、过程与方法目标

培养学生查阅资料、收集和处理信息的能力；

三、情感态度、价值观目标

以化学与能源为载体，培养学生的节能意识和环保意识；

[教学重难点]

重点：化学能转化为电能的原理；

难点：以化学与能源为载体，培养学生的节能意识和环保意识；

[教学策略]

交流讨论、实验探究、学生自主学习等；

[课时安排]

1课时

[教学过程]

[引导]

“能源”这个词相信大家都不陌生。能源为人类提供了动力和热量，在社会发展中起着极为重要的作用，我们的衣、食、住、用、行样样离不开能源。同学们设想一下：如果没有能源，我们将过着怎样的生活？（可能的回答：吃生的食物，生活在黑暗中，没有交通工具只能步行……）可见，生活离不开能源。本节课我们一起来学习——化学与能源。

[板书]

第一节化学与能源

一、能源与节能

[引入]

我们的身边时刻离不开能源，那同学们你们都知道哪些能源呢？

[学生讨论]

教师组织学生看教材图9-1就能源的种类进行交流；

[板书]

常见能源：化石燃料、电能、太阳能、风能、地热能、核能、生物能、氢能等；

[教师讲解]

化石燃料是当今世界应用得最多最广的能源，人类的生活和生产活动，主要依赖化石燃料。但是，化石燃料是不可再生的能源，地球上储藏量有限，消耗一点就少一点。目前，人类正面临着能源危机的到来。作为世界未来的主人，我们该如何为解决能源危机做些贡献？

[学生活动]

根据所查资料，进行交流讨论；

[板书]

1、解决能源危机的一般方法：延长现有能源的使用时间（提高能量转化效率，研制开发节能产品）；开发新能源；

[教师引导]

中国是一个发展中的大国，能源消耗量巨大，且随着工业的发展和人们生活水平的提高，能源消耗不断增加。据1998年统计，按现有速率使用能源，我国化石能源即将枯竭：煤：90年；石油：20年；天然气：60年；节约能源是我国发展的手段之一。观察图9-2“中国节能标志”，引导学生讨论并认识标志。

[学生活动]

节能标志由两部分组成：中间是一个汉字“节”，代表“节约”；“节”字的“横”和外面的圆圈组成一个大大的字母“e”，代表“能源”（能源的英文单词energy的第一个字母）。引导回顾：节水标志；

[板书]

2、中国节能标志：“节”代表“节约”；“e”代表“能源”；

[教师引导]

传统的化石燃料燃烧产生的化学能转化为电能的方法，既存在着浪费自然资源，又污染环境的问题。那么我们能否寻找一种转化效率高，并且污染少的能量转化方法呢？

[学生活动]

阅读教材，积极思考和讨论，认识化学能源具有上述优点；

[板书]二、化学能转化为电能

1、化学电源：将化学能转化为电能的装置；

原理：化学能→电能

[讲解]

电池是一种化学电源，它有多种型号。你们知道哪些型号，它们有何相同之处？

介绍几种常见电池；

[演示实验]

演示实验9-5；

注意观察现象；

[学生活动]

现象：电流计指针发生偏转；

结论：电路中有电流通过，化学能转化为电能；

反应方程式：Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4

[教师分析引导]

实验说明：通过化学反应，消耗了物质的化学能源才输出电能，即化学能通过化学反应转化为电能。日常生活中的干电池、航天器上的燃料电池等就是将化学能转化为电能的装置。电能用途十分广泛，然而废弃电池处理不好也会污染环境，例：一节1号电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值，能使600吨水受污染，相当于一个人一生的饮水量。其中所含的汞、铅、镉等重金属离子对人体健康和生态环境危害也很大。那么应如何处理废弃电池呢？

[学生交流]

进行回收利用；

[教师引导]

通过上面的学习，我们已经知道解决能源危机可以从提高能源转化的效率，使用节能产品等方面考虑。但随着化石燃料的日趋枯竭，还迫切需要人们开发新能源，其中氢能是一种极理想的新能源。

[板书]

二、理想的绿色能源------氢能

[教师引导]

氢能作为一种理想的绿色能源，它具有哪些优点呢？

[学生活动]

阅读教材回答

[板书]

三大优点：资源丰富；热量高；产物无污染；

[引发思考]

目前氢气还不能得到广泛应用的原因是什么？

[学生回答]

1、制取成本高，需要大量的电能；

2、安全储存问题；

[讲解]

1999年2月17日起，冰岛这个岛国成为第一个实施氢动计划的国家，小汽车和公共汽车全部使用氢能代替以往的材油、汽油。德国、美国也有一部分汽车相继投入使用；中国也出现了无污染的氢动汽车，相信不久的将来，我们到处都可以看到这种汽车。也希望同学们学好化学，为能源的发展贡献一份力量！

[引导]

工业制取氢气常使用电解水的方法制取，而工业上通常是用锌跟稀硫酸反应来制取，请大家写出这两种方法制取氢气的反应方程式。

[提出问题]

实验室制取氢气为什么选用锌跟稀硫酸反应？用稀盐酸呢？用金属镁或铁跟稀硫酸反应呢？反应需要验纯气体吗，如何操作？

[学生思考]

回顾学过的制取氢气所采用的装置，药品，检查气密性的方法，验纯；

[小结]

[作业布置]

教材P233⑤

第九章化学与社会发展第三节化学与环境

第三节化学与环境

重点：

1、实验探究酸雨的成因及危害，知道酸雨的防止措施；

2、水资源在今后可能出现的危机，水污染原因及净水原理；

3、垃圾对环境的污染，区分各种固体废弃物，寻找合适的回收、利用处理垃圾的方法。

难点：

实验探究净水原理。

1．通过有关环境污染的资料，让学生充分认识环境污染日益恶化的趋势和危害，再让学生讨论中国环境标志的创意，从而培养学生保护环境人人有责的社会责任感，激发学生从我做起，为环保作力所能及的工作。

2．实验探究和查阅资料认识酸雨的成因以及危害，加深对酸雨的认识，讨论治理酸雨的措施，增强消除大气污染的紧迫感。

3．过讨论了解水体污染源以及防治方法，实验探究污水净化原理；通过查阅资料并交流讨论了解污染水体的物质了解“赤潮”、“水华”的成因和危害，增强学生节约水，爱惜水，保护水的意识。

4．引导学生分析每天自己家中的废弃物，从而联想每天整个社区的固体废弃物，讨论了解这些废弃物将造成的危害；通过讨论“为什么垃圾是放错地方的资源”，知道一般垃圾的回收处理方法和意义。

[参考资料]

一、燃料电池

燃料电池与常规化学电源的显著区别是：常规化学电源的活性物质贮存在电池内部，这些物质耗尽后电池就不能再提供电能；而燃料电池所需的燃料和氧化剂贮存在电池外部的容器中，只要连续向电池供给燃料和氧化剂，它就可以不断地输出电能。

我们知道水电解以后，可以生成氢和氧，其逆反应则是氢和氧化合生成水。燃料电池正是利用水电解及其逆反应获得电能的装置。以天然气、石油、甲醇、煤等原料为燃料制造氢气，然后与空气中的氧反应，便可以轻易地得到需要的电能。

燃料电池主要由燃料电极和氧化剂电极及电解质组成，加速燃料电池电化学反应的催化剂是电催化剂。作为燃料电极的电催化剂有过渡金属和贵金属铂、钯、钌、镍等。作氧电极用的电催化剂有银、金、汞等。常用的燃料有氢气、甲醇、肼、液氨、烃类和天然气。氧化剂一般用空气或纯氧气，也有用过氧化氢水溶液的。航天用的燃料电池，大部分用氢或肼作燃料。由电催化剂和防水剂组成的燃料电极和氧电极形成正、负两极，正、负两极之间用电解质（碱溶液或酸溶液）隔开，燃料和氧化剂分别通入两个电极，在电催化剂的催化作用下，同电解质一道发生氧化还原反应，反应中产生的电子由导线引出，这样就产生电流。迄今为止，在所有电池中效率最高的是碱性燃料电池，它是燃料电池家族中的第一代，发电效率达70%，曾成功地应用于载人宇宙飞行中，但成本昂贵；磷酸型燃料电池是燃料电池的第二代，无论是技术方面还是实用方面，都非常引人注目，80年代中期这种电站开始试运行；熔融碳酸型（MCFC）电池是燃料电池的第三代产品，与主要用于小规模发电的磷酸型相比，MCFC可称得上是大容量发电燃料电池（可达2万千瓦）；在未来社会中更受人注目的是第四代燃料电池，即固体电解质型燃料电池（SOFC），它是以氧化锆等固体为电解质的，它不仅在性能方面远远优越于磷酸型电池和MCFC，而且，由于它的电解质是固体，免去了腐蚀和溢漏的危险。燃料电池家族中的第五代是聚合物电解质型薄膜燃料电池（PEMFC）。要将氢能用于汽车、飞机，就非得借助PEMFC不可。最近在燃料电池的行列中，又出现了一位新秀，它就是生物燃料电池。一般燃料电池的催化剂都用贵金属，从细菌细胞中，提炼出一种叫做甲醇脱氢酶的生物催化剂，可以加速氢气的释放，从而加快电子从甲醇中脱出的速度。

燃料电池的规模和用途可随意选择，大到可以代替大中型的火力发电厂，小到可以在医院、旅馆和特殊部门等特别场合中使用。燃料电池的综合效率高（发电效率可高达40%-60%，综合利用率可达80%）、对环境影响极小，因此它被认为是继火力、水力和原子力之后的第四大发电体系。

二、绿色的能源——太阳能

太阳是个巨大的能源，它不断向外辐射能量。由于直接利用太阳能不会污染环境，因此，它是很有开发价值的能源，现在正进一步研究如何开发利用这一无污染且用之不竭的新能源。目前，太阳能可通过四个渠道被人类利用：

（1）通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等以风能和水能等形式释放出来。

（2）被海洋吸收，成为海洋内能，再以潮汐等形式释放出来。

（3）通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。

（4）通过转化成电能，被人们直接利用，这种方式目前主要通过太阳能电池来实现。

太阳能电池就是利用晶体硅和非晶体硅为材料制成的一种将太阳能转化为电能的装置，常用的太阳能电池是硅电池。许多国家的太阳能利用日益商品化。在日本、美国和欧洲，用太阳能供电的无线电、风扇、电冰箱等日用品琳琅满目。

（1）太阳能照相机

日本制成的世界上第一架太阳能照相机，重量仅有475克，机内装有先进的太阳能电池系统，其蓄电池可连续使用4年。美国一家公司生产了一种新型的135照相机，它的光圈、速度均由微电脑自动控制，电力则有太阳能硒光电池提供，只要有光线，就能供电。

（2）太阳能电话

以太阳作能源的无线电话已在英国一家无线电公司问世。它利用顶端上装的太阳能接受板，可以不断给电池充电。使用者的声音通过无线电波输入附近的电话交换机，再传送到各地电话通讯网去。巴黎伏德瓦特公司制作的太阳能收费公用电话，耗电量极低，只要在阳光下充电几小时，便足够使用十天之多。

（3）太阳能冰箱

法国的太阳能冰箱以甲醇为制冰机，每24小时可制冰10千克，保鲜30千克食物。印度研制出一种仓库用的大型太阳能冰箱，上部装有的抛物线镜将阳光集中在半导体网孔上，把光转换成电流，箱内温度保持在负2摄氏度，可冷藏500千克食品，每天还可制出25千克冰。

（4）太阳能电视机

芬兰研制的太阳能电视机只要白天把半导体硅光电转换器放在有阳光的窗台上，晚上不需要电源便可观看电视。转换器贮存的电能，可供工作电压为12V的电视机使用3~4小时。印度研制的太阳能电视机，其能源吸收系统只要每天工作4小时，即使3天无太阳，也能不用电源而正常接收讯号播放节目。

（5）太阳能住宅

这是利用太阳能电池的一种特殊民用建筑，包括阳光集能、蓄能、发电、加热以及相应的控制装置。目前各国设计的太阳能住宅一般比较小，居住面积100平方米左右。如以色列缺乏能源，但每年有320个以上的晴天，所以，政府号召市民购买太阳能住宅。目前，该国已成为世界普及太阳能发电、加热最快的国家。

太阳能电池的前景很广阔，据预测：到21世纪中期，全世界电力总耗量的20%-30%将由太阳能电池提供。

三、能代替钢铁的陶瓷

陶瓷能代替钢吗？回答是肯定的。我们所说的这个陶瓷，并不是我们常见的陶瓷，而是一种被称为高技术的新品种陶瓷。高技术陶瓷与普通陶瓷，“血统”上并无渊源，但材料科学家能从地球上现有的几十万种原料中，慧眼独具，发展出这种“身怀绝技”的“万能”材料来，的确是受了普通陶瓷的启迪。

长久以来，金属一直占据着材料王国的霸主，尤其是钢铁，应用范围更加广泛。钢铁作为材料有它的许多优点，然而也存在着诸如不耐腐蚀、不耐高温、不够坚硬、不能绝热等缺点。有趣的是，钢铁等金属的短处，反过来恰恰是非金属材料的长处。不过陶瓷也有自己的“薄弱环节”：虽硬但无韧性，一碰就碎，以敲就断，而且毫无弯曲延长的余地。因此，要让陶瓷代替钢铁，必须对陶瓷材料进行“抽筋换骨”的手术，做到扬长避短。材料科学家分析了普通陶瓷的成分以后，认为它的一种主要原料，含杂质较多的黏土，是普通陶瓷的“薄弱环节”的根源，所以，他们试用硅酸盐类化工原料和一些人工合成的氧化物来取代黏土。科学家曾将沙淀粉和氧化锆三种原料按一定比例混合，放进温度为1400oC、充有氮气的炉子内烧上7小时，最后制成一种银灰色的氧化硅陶瓷。这种高技术陶瓷，密度和铝差不多，能耐受1500oC以上的高温，韧性很好，硬度尤其惊人，只有用金刚石才能把它割断。以后，又试验制成了碳化硅、氧化锆、碳化钛、增韧氧化铝等几种新陶瓷材料。

成分不同的高技术陶瓷，性能和应用各不同。用钢铁制造的发动机汽缸，受温度的限制，只能利用汽油燃烧后的一小部分热能，大部分热能都从汽缸的冷却系统散失了。氧化锆陶瓷能解决此难题，它特别耐磨损、耐腐蚀、耐高温，用它制成的发动机汽缸，不需要冷却系统，使燃油在汽缸内燃烧产生的热能最大限度地转化成汽车获得的动力。而且由于汽缸硬度大，几乎不易受磨损，并且也不受燃油产生的酸性气体的腐蚀。因此，这种高技术陶瓷汽车发动机的使用寿命长、功率大、制造成本低，可以节省大量金属材料和30%的油耗量。

利用氧化锆硬度超过钢材在高温下不会软化的特点，机械工程师设计了氧化锆陶瓷车刀，在自动车床上以最高的切削速度，加工最硬的合金钢零件。陶瓷车刀削如泥，刀刃不软不崩，零件表面光洁度高。用含锆的高技术陶瓷制作的切削刀具，刀体一旦受到外力的冲击产生裂缝时，它会自动膨胀，将裂缝弥合起来。氧化锆陶瓷剪刀和家用小刀，刀口久用不钝，不锈不裂，被称为永不报废的长命剪刀。

高技术陶瓷可以比钢铁硬，也可以像铜铝等有色金属那样有延展性和可塑性。把氧化钛陶瓷研磨成极其细致的细晶粒，家上黏合剂，高温熔烧成板材，将板材加热到180oC，可以压延成波浪形的陶瓷板。氟化钙陶瓷，只需加热到80oC便欧挤压变形的特性。专家们认为高技术陶瓷能被“软化”，就意味着为这种材料最终能被延展、挤拉、卷绕成材打开了希望之门。

高技术陶瓷作为未来材料之王的“万能材料”，其潜力实在是无止境的。

四、污染水体的元凶

污染水体的主要物质有六类：

1．有毒物质

包括氰化物、有机农药、酚、砷及其化合物，重金属类物质（如汞、铅、镉、铬）和致、癌物质（如芳香族化合物）。

2．病微生物

包括各种病毒、细菌、原生动物等。

3．耗氧污染物

这些物质能消耗水中大量的溶解氧，恶化水质，使水发黑变臭，危害水生生物，危害农业，包括一些有机物和无机物。

4．无机污染物

包括酸、碱、无机盐和无机悬浮物等。这些物质使水具有酸性或碱性，降低水质，危害水生生物，危害农业。

5．合成洗涤剂等有机物

包括诸如多氯联苯，它们通过“食物链”逐级传递，最终影响到人类。

6．植物营养物质

包括含氮、磷、钾等元素的物质。这类物质是水体生物生长的营养物质，一旦过剩，会使水中的一些浮游生物和某些藻类迅速繁殖，破坏水体原有的生态平衡，最终会导致水体萎缩，这就是全球为之头疼的“水体营养化”。发生在江河、湖泊中的“水华”，近海海域或海口的“赤潮”就是水体富营养化导致的。

江、河、湖、海有它们自己的平衡，由于人类活动的干扰，生活污水、工业废水源源流入湖、海，农田肥料也被雨水携带而来，使水中生物所需的氮、磷等营养物质过剩，一些浮游生物和某些藻类迅速生长繁殖。

由于它们生长周期短，增殖与死亡频频交替，疯长，过多的占据了水体及水面，使阳光难以射入水中，使水生植物光合作用受阻，释放氧气减少，威胁水生动物。同时，这些小的浮游生物还可附在鱼鳃上，使本已缺氧的鱼、贝类呼吸困难，以致大量窒息死亡；而且水华或赤潮生物剧长及死亡分解过程也消耗大量水中溶解的氧，它们死后被微生物分解过程中还能产生某些生物毒素，也可使鱼、贝等中毒死亡。

五、对污水的处理

污水的处理，根据对水质的要求，可分为三级。污水的一级处理也称预处理。在污水处理引进的污水，通常先通过铁栅栏过滤，去掉体积较大的杂物，然后再流入污水池中，经沉淀及浮选等过程，把污水中的悬浮物和固体沉淀物去掉。然后再根据污水的性质，加入一定量的碱或酸等化学实际、试剂，将污水中的酸碱物质中和。我国20世纪80年代，各城市的污水处理站大多为一级处理。污水的一级处理可理解为一般的物理化学法的初步除污过程。

污水的二级处理，指的是在一级处理的基础上进一步做生化处理。例如采用生物膜法，利用微生物去除污水中的可溶性有机污染物。污水经过二级处理后，大部分有机质被去除，水中只留下一些无机盐类及少量的悬浮物。目前，我国不少新型化工厂可达污水二级处理标准。当然，作为企业污水的处理，根据排放污水的不同性质，采用的物理、化学、生物等去污的具体方法也是各式各样的。为提高企业经济效益，工厂的污水还可以与废料的回收再利用等因素结合起来，进行综合的治理。

污水的三级处理，也称深度处理，是利用较为复杂的物理、化学等方法进一步除去水中的有害物质。其处理方法有活性炭吸附、离子交换、臭氧氧化、电渗析、反渗透等等。通过深度处理后，污水可以净化到工业用水的标准，故三级处理后的水可以再次在工业上使用。由于深度处理的成本较高，因此目前还没能普遍采用。但我国的水资源并不丰富，许多城市供水还很紧张，可以相信，在不远的将来，水的深度处理必定会得到广泛的重视和应用。

化学与社会发展

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单元测评
(时间：90分钟，满分：100分)
一、选择题(每小题3分，共54分)
1.(2010北京海淀模拟，4)塑料的使用大大方便了人类的生活，但由此也带来了严重的“白色污染”。下列解决“白色污染”问题的措施中，不恰当的是()
A.禁止使用任何塑料制品B.尽量用布袋代替塑料袋
C.重复使用某些塑料制品D.使用一些新型的，可降解的塑料
解析：要解决白色污染，要尽可能减少使用塑料品，回收废旧塑料，研制开发可降解塑料，不能禁止使用。
答案：A
2.为了减少“酸雨”的产生，下列措施中有效的是()
①减少用煤作燃料②将燃料脱硫③把工厂的烟囱建高④开发新能源
A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④
解析：从减少SO2的排放和产生去思考。
答案：D
3.近几年西安市在环境治理方面取得了显著成效，人们又见到了蓝天白云。以下做法中有利于环境保护的是()
①焚烧农作物的秸杆②公交车由燃油改为燃气③植树种草扩大绿地面积④回收废旧电池⑤随意焚烧垃圾⑥限制使用燃煤锅炉
A.②③④⑥B.②③④⑤C.①②③④D.①③④⑥
解析：做法是否合理在于能否减少或不产生污染物。
答案：A
4.“可燃冰”是由水与天然气形成的一种外观形状似冰的白色晶体，学名叫天然气水合物，化学式可表示为CH4?n?H2O。“可燃冰”主要存在于冰土层和海底大陆架中，被称为“21世纪清洁能源”。下列说法与事实不符的是()
A.冰、干冰、可燃冰都含有氧元素B.可燃冰可作为未来的清洁能源
C.形成可燃冰的基本条件是：低温、高压D.可燃冰中C∶H∶O原子个数比为1∶2n∶n
解析：从分子组成和燃烧产物可判断选项A、B正确，而选项D错误，可燃冰中C∶H∶O的原子个数比为1∶(2n+4)∶n，从可燃冰形成于海底可推断选项C正确。
答案：D
5.钾肥能促进作物茎秆粗壮，增强对病虫害和倒伏的抵抗能力。下列物质中能用作钾肥的是()
A.尿素〔CO(NH2)2〕B.硝酸铵(NH4NO3)
C.磷酸二氢钙〔Ca(H2PO4)〕D.硫酸钾(K2SO4)
解析：找出哪种化肥中含有钾元素(K)且不含氮、磷元素，则属于钾肥。
答案：D
6.可降解塑料是指在自然界的条件下能够自行分解的塑料。研制、生产可降解塑料的主要目的是()
A.节省制造塑料的原料B.便于加工塑料产品
C.扩大塑料的使用范围D.解决“白色污染”问题
解析：开发可降解塑料是解决“白色污染”的重要途径之一。
答案：D
7.2010年4月22日是第36个“世界地球日”，主题是“善待地球——科学发展，构建和谐”。下列做法有利于环境保护的是()
A.减少使用塑料袋，重新提起菜篮子B.燃放烟花爆竹，增加节日喜庆气氛
C.大量使用农药、化肥，增加农业产量D.走先发展后治理环境的路子
解析：减少使用塑料袋，就减少了白色污染；大量燃放烟花爆竹会产生污染空气的物质；使农药、化肥会对水体造成污染；D项错，发展经济不能以牺牲环境为代价。
答案：A
8.(2010福建福州课改中考，3)下列物质中，不属于化石燃料的是()
A.煤B.石油C.天然气D.乙醇
解析：煤、石油和天然气是三大化石燃料。乙醇属于可再生能源。
答案：D
9.当钾元素充足时，植物细胞壁增厚，茎秆坚韧，抗寄生菌穿透的机械阻力增加，同时作物体内的低分子化合物减少，病原菌缺少食物来源，便阻止了病害的发展。上海市郊、浙江杭嘉湖平原及福建中低产区，钾元素都是亏缺的，这些地区可以施用()
A.(NH4)2SO4B.CO(NH2)2C.草木灰D.Ca(H2PO4)2
解析：钾元素缺乏，应该补充钾元素。故选C项，草木灰的主要成分是碳酸钾。
答案：C
10.(2010北京中考，15)在进行“施用化肥的利与弊”辩论中，正方的观点是施用化肥有利，下列论点不能成为正方论据的是()
A.复合化肥能给农作物提供几种营养元素B.施用化肥是农作物增产的重要手段
C.施用化肥肥效快，效果明显D.任意施用化肥不会造成环境污染
解析：任意施用化肥，会对环境造成很大的破坏，因此不能成为正方的观点。
答案：D
11.(2010吉林长春中考，9)某农田出现了土壤板结的现象，经过调查，是由于长期施用硫酸铵导致的，下列推测中，不正确的是()
A.硫酸铵的pH可能小于7
B.土壤板结可能是长期施用硫酸铵所致
C.为了防止出现土壤板结，在施用硫酸铵的同时还要施用石灰
D.草木灰(碳酸钾)可以改良酸性土壤
解析：土壤板结是由于长期施用硫酸铵使土壤呈酸性导致的，因此可以推测硫酸铵可能呈酸性；应该在施用硫酸铵的同时施用碱性物质改良土壤，碳酸钾和消石灰都是呈碱性的，能够用来改良土壤。但在施用硫酸铵的同时如果施用消石灰，消石灰可以与硫酸铵反应产生氨气，使大量氮肥损失掉。
答案：C
12.(2010江苏徐州中考，1)2010年6月5日是第35个世界环境日，中国的主题是“生态安全与环境友好型社会”。下列建议①草原上要合理进行畜牧养殖；②加强机动车管理，减少尾气污染；③开发新能源，禁止开采和使用化石燃料；④减少使用一次性木筷和塑料袋。你认为可以采纳的是()
A.①②④B.②③④C.①②③D.全部
解析：①合理，草原要合理放牧，减少对植被的损害，实现可持续发展；②合理，机动车的尾气造成较为严重的环境污染，减少汽车尾气就是有效保护环境；③不合理，开发新能源，并不是不使用化石燃料；④减少使用一次性木筷和塑料袋，能够减少木材的砍伐和“白色?污染”。
答案：A
13.某城市采用的下列措施中能同时减少大气污染、水污染的是()
①控制工业生产中废气和废水的直接排放②减少燃煤区范围，采用集中供热③拆除违章建筑④兴建风光带、增大绿地面积⑤部分街道禁止摩托车通行，减少尾气排放
A.①②③④⑤B.①②④⑤C.①②③D.①③
解析：拆除违章建筑，对环境污染造成的危害不能产生影响，也不会减弱环境污染。
答案：B
14.未来最理想的能源是()
A.汽油B.太阳能C.核能D.氢能
解析：未来最理想的能源是清洁的氢能源。
答案：D
15.下列物品随意丢弃会造成白色污染的是()
A.塑料食品袋B.烂棉絮C.泡沫饭盒D.废铜烂铁
解析：白色污染是难以降解的塑料、泡沫等合成材料对环境的危害。
答案：AC
16.合成纤维具有的特性是()
①强度高②弹性好③耐磨④透气性好⑤吸水性好⑥耐化学腐蚀
A.①②③④B.④⑤⑥C.④⑤D.①②③⑥
解析：合成纤维具有强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀等优点。
答案：D
17.下列固体废弃物的分类方法比较科学合理的是()
A.易拉罐、废电线B.旧报纸、烂菜叶
C.废铁、废电池D.一次性饭盒、剩饭剩菜
解析：A项较为合理，因为都是金属废弃物。其余都不合理。
答案：A
18.花生、黄豆、大米、面粉等在30℃—38℃潮湿的环境中容易发生霉变，其滋生的黄曲霉素菌所含的黄曲霉素需加热到280℃以上才能够受到破坏，导致黄曲霉素菌死亡。黄曲霉素可诱发肝癌等疾病，实验证明用这种发生霉变的食物喂老鼠一个月，老鼠即发生坏死性肝硬化。下列杜绝黄曲霉素侵害的有效方法是()
A.洗净后用高压锅蒸煮，再食用B.给鸡、鸭、猪作饲料
C.人、畜绝不能食用D.粉碎后作鱼饲料的配料
解析：应该在高温蒸煮后杀灭霉菌病毒后再利用。
答案：A
二、填空题(共42分)
19.(4分)在横线上写出下列标志的含义：
(1)__________；(2)__________；(3)__________；(4)__________。
解析：根据课本内容识记，要求各种图形标志熟悉，并理解画面的含义。
答案：(1)节水徽记(2)中国节能标志(3)中国环境标志(4)物品回收标志
20.(4分)根据右图完成下列问题：
(1)右图所示的含义是____________________________________________________________。
(2)造成这种现象的主要因素是____________________________________________________。
(3)为了减缓此种现象，我们每个人都可以从自己身边做起，比如说纸张双面使用与减缓此种现象的关系是____________________________________________________________。
(4)请你再举一件你可以做到的有利于减缓此现象的事情______________________________。
解析：温室效应是由于排放了过量的CO2，从而破坏了CO2的生态循环，使CO2浓度升高，要缓解此现象，只有减少CO2的排放(减少化石燃料的使用)和增强CO2的转化(增加绿色植物的光合作用)。
答案：(1)空气中CO2的浓度增大，造成温室效应，致使全球气候变暖
(2)大量使用化石燃料，而绿色植物的面积不断减少
(3)纸张双面使用，可节约用纸，从而保护了绿色植物，能多吸收空气中的二氧化碳
(4)植树造林、不破坏花草树木(或减少使用化石燃料；使用太阳能热水器等)
21.(7分)2003年“世界环境日”的主题是“水——20亿人生命之所系”。世界20多亿人口面临淡水危机。请你完成下列问题：
(1)利用吸附、沉淀、过滤和蒸馏等方法净化水，其中能降低水的硬度的是___________。
(2)测定某水源的酸碱度时，可使用___________进行检验。
(3)研究表明：一节含汞、镉、铅等金属的电池所造成的污染可使600t水无法饮用。作为一名中学生，你应怎样做：__________________________________________________。
(4)右图是某同学制成的简易净水器：
①膨松棉、小鹅卵石、石英砂的作用是___________，活性炭的作用是___________。
②净化后的水是软水还是硬水可以用试剂___________来检验，其方法是(简述步骤、现象与结论)_________________________________________________________________________。
解析：这是水的污染与水的净化方法的考查，要具体了解净化方法的目的是什么，同时了解软水与硬水的差异是什么。
答案：(1)蒸馏(2)pH试纸(3)用后的电池要集中回收利用(4)①过滤除去一些悬浮物吸附作用②肥皂水取水样于烧杯中，加少量肥皂水，搅拌，若泡沫少，显浑浊现象则为硬水，否则为软水
22.(2010四川成都中考，19)(7分)有A、B两种固体物质，A是一种化肥，B广泛用作食品干燥剂。把A、B分别放入水中，前者所得溶液温度显著降低，后者与水反应生成C并放出大量热；将A与C的粉末混合、研磨，会嗅到刺鼻的氨气味。
(1)则A物质是______________________，B物质是______________________。
(2)A物质属于化肥中的___________肥(填“氮”“磷”或“钾”)。
(3)指出C物质在农业生产中的一种用途：________________________________________。
(4)把A放入水中所得溶液温度显著降低的原因是__________________________________。
(5)B与水反应的化学方程式是____________________________________________，反应类型是___________反应。
解析：含氮肥料与碱性物质共热，可以生成氨气，氨气有刺激性气味。因此A是铵盐，B是碱性物质，且B与水反应能够产生大量的热，能作干燥剂，说明B是氧化钙。A能够溶于水吸热，说明A是硝酸铵。
答案：(1)硝酸铵氧化钙(2)氮(3)制农药等(4)硝酸铵溶解吸热
(5)CaO+H2O====Ca(OH)2化合
23.(4分)依据下列描述的内容，将能量转化形式填在下列方框中。
A.小草在阳光的作用下将二氧化碳和水转化为氧气和葡萄糖
B.葡萄糖在小草内发生复杂的化学反应转化成纤维素等
C.奶牛吃草产出牛奶
D.牛奶被人食用
解析：在A、B、C中都是化学能之间的转化，在D中转化为热能。
答案：化学能化学能化学能热能
24.(2分)下图是对三种不同类型汽车(以序号①②③表示)的废气排放情况所作的比较。这三种汽车分别是以汽油、天然气为燃料和以电为动力的汽车。据图判断，序号①是以___________的汽车，序号③是以___________的汽车。
解析：考查学生对比分析的能力。由图可知①排放的污染最少，为最环保型汽车，应为电动汽车；②污染环境最严重，应当为以汽油为燃料的汽车。
答案：电为动力汽油为燃料
25.(8分)图甲是自然界碳循环示意图。
图甲
(1)请在图甲中①—④线上补加箭头(其他箭头已画出)，正确表示碳循环中的各种变化关系。
(2)大气中CO2的产生途径有多种，其中化石燃料燃烧产生大量CO2。化石燃料主要包括天然气、___________、___________。
(3)大气中CO2消耗途径有被海洋吸收__________和__________等。
(4)图乙是大气中CO2的含量按目前速度上升的直线图。请根据该图估计：到2050年时，大气中CO2的体积分数是___________。
图乙
(5)大气中CO2含量的增加给地球生态环境带来的一个严重后果是___________。根据上图CO2产生和消耗的途径，对此，你提出的两条建议是：
①____________________________________________，②______________________________。
解析：这是一个关于C循环的示意图，要对CO2的产生利用的各个环节认真分析，CO2如何处在一个动态平衡中，这个动态平衡如何被破坏的，又如何让它重新建立平衡。
答案：(1)略(2)煤石油(3)植物的光合作用等(4)0.0436%(5)温室效应①减少煤、石油等化石燃料的燃烧，开发利用新能源②植树造林，加强绿化
26.(6分)国家环保总局规定从2010年1月1日起将各类实验室纳入环保监管范围。某中学九年级A、B两个班同学分别做常见酸和碱与指示剂反应的实验，使用的试剂如下图所示。
实验后分别集中到各班的一个废液缸中。研究小组对两个班的废液进行检测，结果如下表。
(1)请你帮助他们分析废液中的成分，填写下表中的空格。
废液来源检测方法与结果推断废液成分(填物质化学式，酚酞和水不填)
A班观察废液呈无色，测pH＝2废液中含有__________________
B班观察废液呈红色废液中没有__________________，
含有________________________
(2)据悉，目前南京许多高校、中学以及科研单位的化学实验室排放的各类废液大都未经严格处理便进入了下水道。A班的废液若直接排入铸铁管下水道，会造成什么危害？_____________________________________________________________________________。
(3)你建议如何处理这些废液？___________________________________________________。
解析：(1)A班废液显酸性，推测酸过量，碱完全反应，得出A废液的成分，B班则碱过量，而酸完全反应，同样分析可得出结论。(2)铁管在酸性的环境中易腐蚀。(3)采用酸碱中和法，且碱的腐蚀性不是太强。
答案：(1)
A班NaCl、CaCl2、HCl
B班HCl，NaCl、CaCl2、NaOH、Ca(OH)2
(2)废液会腐蚀铸铁水管，污染水
(3)用碱中和(或用石灰石处理；或将两班的废液按照比例混合中和等
三、计算题(4分)
27.(4分)煤是重要的化工原料，用煤作燃料不仅是极大的浪费，而且固体煤中含有的硫燃烧时生成二氧化硫气体，造成环境污染。东北某城市冬季取暖约150天，每天消耗含硫1%的煤200t，试计算该城市一个冬季向大气至少排放二氧化硫多少吨？
解析：一天耗煤200吨中含硫200吨×1%＝2吨，一个冬季150天，耗煤中总共含硫2吨×150=300吨，硫经燃烧产生SO2，利用化学方程式中硫与SO2的关系计算可得。
答案：解：设至少排放二氧化硫的质量为x，
S+O2SO2
3264
200t×1%×150x
即：x=600t
答：该城市一个冬季向大气至少排放二氧化硫600t。
自我盘点
我认为本章的主要内容可分为这几个方面:
在学习本章内容时,我所采用的学习方法是:
在学习本章内容时,我的心情是这样的:
在学习本章的过程中,我最大的感受是:
在学习本章后,我记住并能应用的知识是:
我将这样来弥补自己在本章学习中所存在的不足: