材料制作與環(huán)境保護(hù)
6分鐘帶你了解300萬(wàn)年材料發(fā)展史
【石器→陶器→青銅器→鋼鐵→合成材料→新型材料】
在掌握濕法煉銅技術(shù)之后，又制造出了種類(lèi)繁多的青銅器和銳利無(wú)比的青銅武器。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們有目的地改進(jìn)材料的性能，使半導(dǎo)體材料、光纖材料（如圖）、碳纖維復(fù)合材料等新型材料不斷涌現(xiàn)，促進(jìn)了通訊、計(jì)算機(jī)、航空、航天等行業(yè)迅速發(fā)展。人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代。
我國(guó)化合物半導(dǎo)體材料進(jìn)入生產(chǎn)階段
光導(dǎo)纖維——信息高速公路的基礎(chǔ)材料
標(biāo)志著生產(chǎn)力的不斷發(fā)展
具有優(yōu)異特性和功能，與普通材料的性質(zhì)差別很大
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(shù)進(jìn)步所需的材料
以超級(jí)塑料制成的頭盔防彈、抗壓、撞不破
超級(jí)陶瓷質(zhì)地堅(jiān)韌，制成的刀具削鐵如泥
超級(jí)玻璃能根據(jù)光照的強(qiáng)度改變顏色
現(xiàn)代科技發(fā)展，促使新型材料研究日益向微觀層次深入，產(chǎn)生了納米材料。
（1）概念：納米材料是指其基本顆粒在1~100納米范圍內(nèi)的材料。
（2）性能：納米材料與普通材料相比，在機(jī)械強(qiáng)度、磁、光、聲、熱等方面都有很大的不同。
納米陶瓷具有很好的韌性
新型納米油墨的色調(diào)更濃
納米鉛粉加入固體燃料中，會(huì)使火箭前進(jìn)速度加快
樹(shù)脂基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料等都屬于先進(jìn)復(fù)合材料。記憶合金、鋁合金、金屬玻璃屬于新型金屬材料。導(dǎo)電塑料做成的塑料電池、人工器官、可降解材料、高吸水性高分子屬于新型高分子材料。
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納米（nm）是一個(gè)長(zhǎng)度概念，1納米是1米的十億分之一（10?-9米），20納米約為一根頭發(fā)絲的三千分之一。金屬納米材料具有很多金屬材料通常沒(méi)有的優(yōu)異性能。例如，金屬在常溫下有很好的韌性與延展性，但在低溫時(shí)則很脆，而納米銅（Cu）和納米鉻（Cr）的交替多層結(jié)構(gòu)在零下269℃仍有較高的延展性。納米金屬的熔點(diǎn)大幅度降低，如塊狀金熔點(diǎn)高達(dá)1064℃，而線度為2納米的金粉327℃就融化了，可為較低溫度下形成合金提供新工藝。因?yàn)榻饘偌{米微粒對(duì)環(huán)境中的光、熱、濕度和溫度極為敏感，因此可將金屬納米材料（如鉑、鈀等）用于傳感器的制造。在火箭燃料中添加1%的超細(xì)鋁（Al）粉或鎳（Ni）粉，燃燒效率可成倍提高。
三、材料制造與環(huán)境保護(hù)
怎樣以銅為主要原料制備硫酸銅
以銅為主要原料制備硫酸銅的綠色工藝的可行性如何？
（1） 銅能與濃硫酸在加熱條件下反應(yīng)，生成硫酸銅、 二氧化硫和水。
(2)將銅加熱轉(zhuǎn)化為氧化銅，然后利用氧化銅和稀硫酸在加熱條件下反應(yīng)制取硫酸銅
(3)將銅和氯氣在加熱條件下反應(yīng)生成氯化銅，然后將氯化銅與氫氧化鈉反應(yīng)，生成氫氧化銅和氯化鈉，最后利用氫氧化銅和稀硫酸反應(yīng)制取硫酸銅
利用率低、會(huì)產(chǎn)生污染。
原料利用率高，無(wú)污染。
成本高、氯氣有毒、步驟繁鎖。
(2)2Cu+O2=2CuO，CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
(3)Cu+Cl2=CuCl2，CuCl2+2NaOH=Cu(OH)2↓+2NaCl，Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O
化學(xué)工業(yè)給社會(huì)帶來(lái)巨大財(cái)富和眾多產(chǎn)品的同時(shí)，也向周?chē)h(huán)境排放了大量的“三廢”（廢水、廢渣、廢氣），使自然界的生態(tài)平衡遭受破壞。
在化學(xué)工業(yè)中，除了要及時(shí)處理好“三廢”，還要努力提高原料的利用率，增加產(chǎn)品的產(chǎn)量，從根本上降低生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的污染。
“廢氣”的處理一般是安裝回收設(shè)備，將塵粒和一氧化碳、二氧化硫等物質(zhì)除去，一氧化碳可以回收再利用，二氧化硫可利用與堿溶液反應(yīng)而除去。
“廢渣”的處理一般是制水泥或其他材料，變廢為寶，如含磷的廢渣可轉(zhuǎn)化為磷肥等。
“廢水”的處理是建立污水處理廠，將廢水中的有害金屬轉(zhuǎn)化為沉淀，制成所需要的金屬材料等，廢水處理達(dá)標(biāo)后再排放到河流中或循環(huán)利用。
煉鋼與“三廢”的回收利用
煉鋼過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的棕色煙氣，其主要成分是氧化鐵塵粒和高濃度的一氧化碳?xì)怏w等，因此工廠安裝了回收設(shè)備，將這些“放在錯(cuò)誤地點(diǎn)的原料”進(jìn)行回收利用。
例如，從煙氣中回收的氧化鐵塵?？梢杂脕?lái)煉鋼；得到的一氧化碳可以做化工原料或燃料；煙氣帶出的熱量可以用于制造水蒸氣。此外，煉鋼時(shí)生成的爐渣可以用來(lái)做礦渣水泥，含磷量較多的爐渣則可加工成磷肥等。
科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境
1.從金屬材料的發(fā)展歷史來(lái)看,先是青銅器時(shí)代,而后是鐵器時(shí)代,鋁的利用則是近百年的事,這個(gè)先后順序與下列因素有關(guān)的是(　　)①金屬的活動(dòng)性 ②地殼中金屬元素的含量③金屬的延展性 ④金屬的導(dǎo)電性 ⑤金屬冶煉的難易程度A. ①④ B. ①⑤ C. ②③ D. ④⑤
2.通過(guò)科學(xué)研究生產(chǎn)出很多材料,下列物質(zhì)中不屬于新材料的是(　　)A.醫(yī)用人造血管 B.破冰斧柄的玻璃纖維塑料C.酒精、汽油 D.隔水透氣的高分子薄膜
知識(shí)點(diǎn)睛：使用越早的金屬化學(xué)性質(zhì)越穩(wěn)定，金屬冶煉越容易。
知識(shí)點(diǎn)睛：酒精、汽油不屬于新材料，屬于能源。
3.某市有一家工廠處理含銅垃圾的生產(chǎn)流程如下：
寫(xiě)出上述生產(chǎn)流程中與提取銅直接有關(guān)的 A、B、C 三步反應(yīng)的化學(xué)方程式。A. _________________________________。B. _________________________________。C. _________________________________。
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O
CuSO4+Fe=FeSO4+Cu
2.6 材料的利用和發(fā)展

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