科学九年级上册第6节 材料的利用与发展教案设计

这是一份科学九年级上册第6节 材料的利用与发展教案设计，共7页。教案主要包含了利用率低、会产生污染等内容，欢迎下载使用。

年级
九年级
授课时间
课题
2.6 材料的利用与发展
教学
目标
1.科学观念
了解材料的发展和利用的历史；知道常见的新型材料在促进技术进步方面的作用和意义；了解材料制造与环境保护的关系。
2.科学思维：
运用比较法学习材料的发展和各种材料的功能
3.探究实践
以铜为主要原料制备硫酸铜从而来探究如何选择最优的途径
4.态度责任
联系环境污染和材料发展的实际情况,体会探寻无污染或低污染的“绿色”材料制造新工艺的意义。
教学
重难点
重点：1.初步认识新型材料的高科技应用
2.认识材料与社会环境的关系
难点：1.了解材料的发展史
2.根据所学的知识进行探究活动
学情
分析
本节课主要学习材料与人类社会发展、新型材料、材料制造与环境保护。材料的发展经历了石器、陶器、金属冶炼、合成材料、新型材料阶段。在制造材料的过程中会产生许多污染,为了减少或消除污染,人们需要探寻无污染或低污染的“绿色”新工艺。本节课以硫酸铜的制备为例,来说明污染物的防治、转化和综合利用的途径。
教学
准备
课件、课本
教学过程
教师活动
学生活动
新
课
导
入
【视频】6分钟带你了解300万年材料发展史
【石器→陶器→青铜器→钢铁→合成材料→新型材料】
科普视频
新 知 讲 授
材料与人类社会发展
材料的发展历程
原始人利用石头制成了石斧、石刀、箭头、刮器，又用兽骨和鱼骨制成了骨针，这使他们捕获了更多的野生动物，并利用它们的毛皮保暖。随着火的使用，古代人开始创造和使用陶器，使人类文明得到了较大的发展。在掌握湿法炼铜技术之后，又制造出了种类繁多的青铜器和锐利无比的青铜武器。随着炼铁技术的掌握，人们制造了犁，从而使农业生产得到了飞速的发展。人们利用黏土烧制砖瓦，又将石材用作房屋的柱子和台阶，使住宅变得富丽堂皇。大量合成材料的诞生，更使人们的生活变得越来越精彩
随着科学技术的发展，人们有目的地改进材料的性能，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。人类社会进入了信息时代。
人类对金属材料的使用不仅与金属的活动性有关，还与金属冶炼的难易程度有关。如人类最早使用的金属材料是铜，目前使用最多的金属材料是铁及铁的合金。虽然地壳中含量最多的金属元素是铝，但由于铝的金属活动性较强，冶炼具有一定的难度，因而铝的利用比铜和铁晚得多。
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。】
特点：
【具有优异特性和功能，与普通材料的性质差别很大。】
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。
你还知道哪些新型材料？请上网查阅并与同学交流
【树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳纤维复合材料等都属于先进复合材料。
记忆合金、铝合金、金属玻璃属于新型金属材料。
导电塑料做成的塑料电池、人工器官、可降解材料、高吸水性高分子属于新型高分子材料。】
视频：复合材料
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。
探究
怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
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：
（1）铜能与浓硫酸在加热条件下反应，生成硫酸铜、二氧化硫和水。
（2）【将铜加热转化为氧化铜，然后利用氧化铜和稀硫酸在加热条件下反应制取硫酸铜】
（3）【将铜和氯气在加热条件下反应生成氯化铜，然后将氟化铜与氫氧化钠反应，生成氢氧化铜和氯化钠，最后利用氢氧化铜和稀硫酸反应制取硫酸铜】
3．实验原理（写出相应的化学方程式）：
（1） 【Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O】【利用率低、会产生污染】
（2） 【2Cu+O2=2CuO，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O】【原料利用率高，无污染。
】
（3） 【Cu+Cl2=CuCl2，CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl，Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O】【成本高、氯气有毒、步骤繁锁。】
通过以上探究活动，使同学们懂得积极寻找“绿色”工艺的重要性，从根本上降低生产对环境造成的污染。
为了保护环境，防治污染，最终达到在保持良好环境的条件下发展工业，我国采取了哪些处理和解决“三废”的措施？
【①及时处理“三废”。
②提高原料的利用率，增加产品的产量。
③煤石油制品进行脱硫处理。
④推广“绿色”工艺，从根本上降低生产对环境造成的污染。】
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”的处理一般是安装回收设备，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，二氧化硫可利用与碱溶液反应而除去。
②“废渣”的处理一般是制水泥或其他材料，变废为宝，如含磷的废渣可转化为磷肥等。
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，制成所需要的金属材料等，废水处理达标后再排放到河流中或循环利用。
了解材料的发展过程
归纳材料的发展过程
知道什么是新型材料及特点
了解纳米材料
阅读了解金属纳米材料
探究怎样以铜为主要原料制备硫酸铜
设计实验方案
分析方案的可行性
了解工业"三废”及处理
课
堂
练
习
1.从金属材料的发展历史来看,先是青铜器时代,而后是铁器时代,铝的利用则是近百年的事,这个先后顺序与下列因素有关的是( B )
①金属的活动性 ②地壳中金属元素的含量
③金属的延展性 ④金属的导电性 ⑤金属冶炼的难易程度
A. ①④ B. ①⑤ C. ②③ D. ④⑤
2.通过科学研究生产出很多材料,下列物质中不属于新材料的是( C )
A.医用人造血管 B.破冰斧柄的玻璃纤维塑料
C.酒精、汽油 D.隔水透气的高分子薄膜
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. 2Cu+O22CuO
B .CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
C. CuSO4+Fe=FeSO4+Cu】
课
堂
小
结
板
书
设
计
作
业
设
计
反
思
评
价