九年级化学新闻素材_最新素材新闻热点
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基于科技新闻的2011年九年级化学教学和中考化学 低碳主题是近年来各地中考化学关注热点。
一、研究实现将二氧化碳转化为燃料 可开发点:
1、用于九年级化学“二氧化碳的性质”教学,虽然该表现二氧化碳另类方程式对于九年级不是基础要求,过于前沿,但是可引导大家对于应用二氧化碳于社会的视野拓展,从另外一个层面揭示相同的反应物在不同条件下进行不同反应
2、ZnGa2O4可用于化合价知识点的中考考题命制,也可以从催化剂角度考查
3、联系低碳话题,结合其它开发应用CO2的素材开发专题教学设计
新闻:
在国家自然科学基金等项目的资助下,南京大学邹志刚课题组利用人工光合成反应,将二氧化碳转化为碳氢化合物燃料,这在利用光催化反应实现碳的循环利用方面具有积极的意义,相关研究结果发表在近期的《应用化学》(Angew.Chem.Int.Ed.)和《美国化学会志》(J.Am.Chem.Soc.)杂志上。
近年来,二氧化碳在地球大气中的含量不断增加,已成为一个严重的全球性环境问题。如何探索有效地控制大气中CO2的含量,引起了有关环境、材料、化学等多学科研究工作者的极大兴趣。一种可能的解决方法是在常温常压下,利用光催化材料将CO2高效转化为碳氢化合物,如甲烷等碳氢化合物燃料,即CO2 + H2O→CH4 + O2。
南京大学邹志刚课题组及其合作者,利用介孔NaGaO2 胶体为模板,通过离子交换方法,在室温下成功合成出了ZnGa2O4 介孔光催化材料。将介孔ZnGa2O4用于CO2的光还原,成功地实现了将CO2转化为碳氢化合物燃料。该研究成果发表在Angew.Chem.Int.Ed.(Vol.49, 6400-6404, 2010)上。
该课题组还采用溶剂热法,合成出数百微米长、厚度仅为~7nm(相当于5个晶胞厚度)、长/径比高达10,000的Zn2GeO4单晶纳米带。由于Zn2GeO4具有一维单晶纳米结构,从而极大地降低了电子和空穴的复合几率,在CO2光还原转化为碳氢化合物燃料反应中表现出较高的催化活性。该工作发表在J.Am.Chem.Soc.(Vol.132, 14385–14387, 2010)上。
拓宽光催化材料的光响应范围,提高CO2转化为碳氢化合物燃料的效率是未来科学家奋斗的目标。(来源:国家自然科学基金委)
二、JACS:日本开发新技术将二氧化碳转变为碳资源
可开发点:
1、渗透化学学科观念的教学设计,体现元素观、能量观和变化观;
2、质量守恒定律的命题;
3、关于铝化合物作为催化剂的了解知识
新闻:
二氧化碳是一种温室气体,许多人对它的印象很负面。日本研究人员日前开发出一种新技术,使二氧化碳能转变为用于合成塑料和药物的碳资源,从而变“害”为宝。相关论文已经刊登在新一期《美国化学会志》(JACS)上。
二氧化碳的化学性质非常稳定,不容易与其他物质发生反应,因此在工业领域仅用于生产尿素和聚碳酸酯等。东京工业大学教授岩泽伸治等人发现,碳化合物经过处理后可以与二氧化碳结合,形成新的碳物质。
研究人员向与铑结合在一起的碳化合物中加入了铝化合物,使碳化合物中碳氢结构变得容易断开,从而能够与二氧化碳结合在一起,形成新的碳物质,这种物质用处很大,能够用于合成塑料和药物。比如用乙烯(一种碳化合物)与二氧化碳反应结合后产生的物质可合成制造树脂用的丙烯酸。研究人员说,这不仅有效利用了二氧化碳,还可减少石油产品的使用量。
在现阶段,该技术成本较高,因为为了促进反应,要加入铝化合物。岩泽伸治指出:“希望将来能够无需使用铝化合物,而通过光能等来促进反应,我们力争10年后使这一技术达到实用化。”
三、《科学》:中美英学者定量化研究碳收支
可开发点:
1、关于渗透碳循环的教学设计
2、关于碳酸产生和分解的试题 新闻:
碳收支是当下一个重要的议题,也是存在较多争议和不确定性的科学问题。在冰期,陆地生物圈的碳被转移到深海中,已被广泛认识。然而,在冰消期,由海洋释放的CO2通量,及其如何导致各大圈层系统碳库的重新组织和配分,我们知之甚少。
中科院地球环境研究所金章东团队与美国哥伦比亚大学Lamont-Doherty Earth Observatory的Jimin Yu和Wally Broecker、英国剑桥大学Harry Elderfield等著名科学家合作,通过对全球主要大洋底栖有孔虫B/Ca和δ13C组成的系统研究及与陆地记录的对比,定量化了末次冰期以来海洋、陆地和大气碳库之间相互交换作用的变化及其交换通量。
结果表明,由深海释放的CO2在冰消期早期(17.5~14.5kyr)主要存储于大气中,而在冰消期晚期(14~10kyr)很大部分被陆地生物圈生长的植被所吸收利用。这对于认识冰期—间冰期尺度下大气CO2变化的原因以及过去气候变化具有重要的科学意义,并将为全球变暖情形下全球碳收支提供最直接的类比情景。
评审人对该项成果给予了高度的评论,认为是“一个重大的进展”。该研究成果发表在近日出版的Science上,并作为亮点论文推荐。(张行勇)
四、《科学》:科学家首次在太空中发现巴基球踪迹
可开发点:
1、C60与其它碳的单质化学性质相似性,既可作为教学设计,也可以作为命题素材
2、新闻:
有助科学家解释在宇宙尘埃中已经探测到还无法解释的化学信号
据英国广播公司(BBC)7月23日报道,加拿大科学家在茫茫太空中首次探查到了巴基球(buckyball)C60及C70的踪迹。新发现发表在7月23日出版的《科学》杂志上。
自从25年前C60偶然在实验室被发现后,科学家就认为,巴基球可能漂浮在宇宙中,但是,直到今天才真正捕捉到它。
天然的碳能够以多种形式存在,众所周知的是石墨和钻石,但还存在一种被称作“富勒烯”的第三种类型,其中,最常见的两种富勒烯是C60和C70。作为富勒烯家族成员之一的巴基球C60包含有60个碳原子,这些碳原子采用六边形和五边形的形式交替地链接在一起,整个分子看起来非常像一个球体。富勒烯分子因其独特的硬度和化学以及物理特性而成为科学研究的“香饽饽”。
巴基球具有用不同方式振颤的特性,这些振颤可同特定波长的红外线相互作用。加拿大西安大略大学的简·卡米(Jan Cami)领导的研究小组运用美国宇航局“斯皮策”(Spitzer)红外线太空望远镜,在天坛星座一颗星体(距离地球6500光年)周围的宇宙尘埃中,捕捉到了疑似巴基球引发的红外光谱扰动,接下来,他们将这些数据同实验室中对巴基球测得的数据进行比较,结果发现,数据完全吻合。
卡米表示,由于巴基球是最稳定的物质之一,因而,它们可以在星际间强大的太空辐射场中保存下来,这些发现是富勒烯确实可在太空中形成的证据。C60和C70因其所具有的独特特性,在太空发生的各种物理和化学反应中扮演着非常重要的角色,新发现甚至可能帮助科学家解释在宇宙尘埃中已经探测到还无法解释的化学信号。研究人员接下来想要搞清的是,这些巴基球究竟“锁住了”宇宙中的多少碳。
1996年,英国科学家哈利·克罗托因发现富勒烯与其他两位科学家共同获得当年的诺贝尔奖化学奖。克罗托表示:“这个最令人兴奋的突破给我们提供了令人信服的证据:正如我们一直期盼的那样,巴基球已经在宇宙深处隐藏了很久。”
五、德国政府重提二氧化碳封存计划
德国环境部长勒特根和经济部长布吕德勒7月14日在柏林宣布,为了帮助解决二氧化碳排放问题,德国政府计划重新提交一份曾因广泛争议而被搁置的法律草案,允许在有充分安全保障的情况下在德国建造较小规模的二氧化碳封存技术示范和评估工程。
二氧化碳封存技术近年来受到一些国家关注,被认为是解决温室气体减排难题的关键技术之一。但是德国在这方面一直较谨慎。德国前一届大联合政府的联盟党此前曾提出过一项有关二氧化碳封存的法律草案,但因遭到拟建二氧化碳封存工程地区居民的强烈反对而于去年大选前被搁置。勒特根14日说,考虑到民众的顾虑,原草案已得到修改且正在政府内部讨论,政府希望草案能在今年年底前得到议会批准。
勒特根还强调德国政府将本着渐进的原则通过这一法律草案为测试二氧化碳封存技术提供法律基础。这对工业大国德国促进气候保护非常重要。布吕德勒也表示有关法律将使德国工业界有机会尽快发展这项关键技术并在全球利用由此产生的商机。
根据两部长发表的声明,德国计划将从火力发电厂等排放源中分离出的二氧化碳气体液压,并运输到经批准的地下储存场所封存。每个储存场所每年封存的二氧化碳不超过300万吨,全德拟建的至多3个示范工程每年封存二氧化碳总量不超过800万吨。2017年以前政府将对使用的封存技术进行全面估计并向议会提交报告。只有在评估结果良好的情况下政府才会批准在更大范围内使用二氧化碳封存技术。
六、我国科学家成功合成新的碳同素异形体
饱受重视的碳材料“家族”又诞生了一个新成员
最近,中科院化学所有机固体院重点实验室科研人员在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的资助下,在石墨炔研究方面取得了重要突破。研究人员利用六炔基苯在铜片的催化作用下发生偶联反应,成功地在铜片表面上通过化学方法合成了大面积碳的新的同素异形体——石墨炔(graphdiyne)薄膜,研究结果发表在2010年的《化学通讯》(Chem.Commun)上。
据悉,近20年来,科学家们一直致力于发展新的方法合成新的碳同素异形体,探索其新的性能,先后发现了富勒烯、碳纳米管和石墨烯等新的碳同素异形体,并成为国际学术研究的前沿和热点,形成了交叉科学的独立研究领域。碳具有sp3、sp2和sp三种杂化态,通过不同杂化态可以形成多种碳的同素异形体,如通过sp3杂化可以形成金刚石,通过sp3与sp2杂化则可以形成碳纳米管、富勒烯和石墨烯等。由于sp杂化态形成的碳碳三键具有线性结构、无顺反异构体和高共轭等优点,人们一直渴望能获得有sp杂化态的新的碳同素异形体,并认为该类碳材料具备优异的电学、光学和光电性能而成为下一代新的电子和光电器件的关键材料。石墨炔是第一个以sp、sp2和sp3三种杂化态形成的新的碳同素异形体,最有可能被人工合成的非天然的碳同素异形体。
化学所有机固体院重点实验室科研人员长期致力于碳材料的合成、聚集态结构和性能的研究。他们成功研究出石墨炔薄膜后,Chem.Commun的审稿人在评价这一研究成果时表示:“这是碳化学的一个令人瞩目的进展,大面积的石墨炔薄膜的制备是一个真正的重大发现,研究结果非常让人振奋,并将为大面积石墨炔薄膜在纳米电子的应用开辟一条道路。”
研究结果表明,石墨炔是由1,3-二炔键将苯环共轭连接形成二维平面网络结构的全碳分子,具有丰富的碳化学键,大的共轭体系、宽面间距(4.1913Å)、优良的化学稳定性和半导体性能。所获得的石墨炔薄膜面积可达3.61cm2,是高晶化的单晶薄膜,拉曼光谱显示了其特征峰在1382、1569、1926和2189cm-1,并证实该薄膜具有较高的有序度和较低的缺陷,薄膜电导率为:10-3-10-4 S m-1。
这种新的碳同素异形体的发现,使得受国际科学界高度重视的碳材料“家族”又诞生了一个新的成员。石墨炔特殊的电子结构将在超导、电子、能源以及光电等领域具有潜在、重要的应用前景。
中考化学命题素材汇编(2)——氢和水主题
一、《纳米快报》:纳米净水器可杀死水中98%细菌
可开发点:
1、过滤的功能本质
2、净水器的原理命题 新闻:
据美国物理学家组织网近日报道,斯坦福大学的研究人员将一种普通棉纱浸入银纳米线和碳纳米管的混合液中,制成了一种高效、廉价的新型净水过滤器,其能杀灭水中98%的细菌,杀菌速度是传统微孔网筛过滤器的8万倍。研究成果发表在近期出版的《纳米快报》杂志上。
碳纳米管具有良好的导电性,98%以上的埃希氏大肠杆菌只要在20伏的电流中呆上几秒就会被杀死。银也能杀菌,巴氏灭菌法和冰箱出现以前,人们常常在牛奶瓶底放一枚银币来消毒。
斯坦福大学材料研究生物工程专家小组的莎拉·海尔肖恩称,碳纳米管和银这两种材料“携手”制成的过滤器可最大限度地发挥杀菌效能。其中的银纳米线能够杀死任何滞留在孔隙中的细菌,因此避免了传统过滤器普遍存在的一大缺陷,即细菌会在过滤器上形成生物膜从而污损设备。
传统的过滤器都采用物理方法来吸附细菌,而新型过滤器内含有的棉花纤维包了一层“纳米外套”,其形成的电场可以杀死流经的细菌,而且棉花纤维有多层,厚达6.4厘米,足以杀死水中的大部分细菌。
斯坦福大学材料科学与工程副教授崔屹(音译)介绍说,该新式过滤器的成本也很低。一方面,银纳米线所用的银很少,成本几乎可以忽略不计。另一方面,所需的电流很少。纳米材料的吸附性很高,银纳米线较长的一端和纳米管连接,另一端伸入棉花纤维中间的空隙,在棉纤维上会生成一层光滑无间隙的覆层,导电效果很好,因此,电流强度只需几毫安,一块小型太阳能电池或一对12伏的汽车电池就能满足。而传统的过滤器要用电泵把水抽进微孔,耗电量大,在实验室里过滤等量的水,新型过滤器的耗电量仅为传统过滤器的1/5。崔屹也表示,新型过滤器的净化速度非常快。传统过滤器的过滤微孔很小,将细菌从水中吸附分离时很容易阻塞微孔;而新型过滤器孔隙比较大,只杀灭细菌却不吸附细菌,因此,不会减缓水流的速度,净水速度是传统过滤器的8万倍。这种过滤器在无法用氯气来给水消毒的偏远地区很实用,可以大大减少以水为介质进行传播的霍乱、伤寒和肝炎等疾病的大面积扩散。
研究人员计划下一步研发针对不同类型的细菌进行过滤的过滤器,并测试多重组合过滤器。
二、英科学家发明神奇“干水” 每一粒子包含一个水滴
可开发点:
1、对于水的微观认识
2、水的存在状态
新闻:
北京时间8月27日消息,据国外媒体报道,“干水”这个名词似乎很新鲜,而且听起来有些自相矛盾。不过,英国利物浦大学科学家近日确实已研制出神奇的“干水”。
许多人可能感觉不可思议,他们只知道液态水、固态水和气态水等,那么“干水”又是什么性质的水呢?这种物质有些像糖粉,它将能够让化学物质的利用方式产生革命性变化。“干水”的每一个粒子都包含一个水滴,这个水滴周围包裹着一层沙质硅膜。所以说,所谓的“干水”,其95%的成份其实仍然是“湿水”。
科学家相信,“干水”可以用来吸收和捕捉温室气体二氧化碳,从而可以部分解决全球变暖问题。实验显示,在吸收二氧化碳方面,“干水”的效率要比普通水高出三倍。实验还证明,“干水”可以用来存储甲烷,并能够充分利用天然气潜在的能量。
在近日举行的美国化学学会第240届国际会议上,来自英国利物浦大学的科学家本·卡特博士介绍了他对“干水”的研究成果。卡特介绍说,“没有任何其他事物能够与它相比。我们有望看到‘干水’在未来产生一场革命。”
卡特研究团队还演示了“干水”的另一项应用,那就是利用“干水”作为一种催化剂来加快氢与马来酸之间的化学反应。这一反应可以生成琥珀酸,而琥珀酸又是广泛应用于制药、食品制造等领域的关键原材料。通常情况下,氢与马来酸必须要被搅拌在一起,才会生成琥珀酸。但是,当使用含有马来酸的“干水”粒子,则不必要进行搅拌,使得生产过程更加绿色环保,效率更高。卡特介绍说,“如果你能够在化学反应中不需要使用搅拌,那么你就已经是在潜在地节省可观的能量。”
研究人员相信,这种技术可以用来生产“干”的乳剂,也可以使两种或更多种不可混合的液体(如水和油)混合在一起。干乳剂可以使有害液体在存储和运输过程中更安全、更容易。
三、《自然—纳米技术》:利用病毒从水中分离出氢
《自然—纳米技术》:利用病毒从水中分离出氢
可开发点:
1、水的电解
2、氢能源的开发和利用
3、水的微观认识 新闻
据美国物理学家组织网4月12日(北京时间)报道,美国麻省理工学院的研究人员利用病毒将氢从水中分离出来,在将水变成氢燃料的漫漫征程中迈出了关键一步。相关研究发表在最新出版的《自然—纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志上。麻省理工学院材料化学家安琪拉·贝尔彻领导的团队模拟植物利用太阳光分离水并制造化学燃料来促进自身生长的过程,对一个病毒进行了基因改造,同时将其作为生物支架,将一些纳米组件搭建在一起,最终把水分子分离成了氢原子和氧原子。
以往,研究人员使用太阳能电池板产生的电力来分离水分子,但麻省理工学院的研究人员直接使用太阳光来制取氢。贝尔彻表示,虽然他们的最终目的是从水中得到氢气,但将氧气从水中分离出来面临的技术挑战更大,于是该研究团队首先开始攻克这一难关。
贝尔彻团队将无毒的细菌病毒M13进行基因改造,让它吸附一个催化剂分子氧化铱和一个吸光物质锌卟啉,并同它们绑在一起,吸光物质源源不断地将阳光沿着病毒传递,于是该病毒就变成了类似电线的设备,能够高效地将氧从水分子中分离出来。
然而实验发现,一段时间后,该病毒“电线”会簇拥在一起,失去效力。于是,研究人员将它们变成凝胶状态封入一个胶囊内,这些病毒因此能够保持自己的状态,从而维持了其稳定性和有效性。
这种方法使产生氧气的效率提高了4倍,研究人员希望能够找到同样的以生物学为基础的系统来完成这个反应的另一半过程——分离氢气。目前,从水中分离的氢被分成质子和电子。研究人员正在进行第二步攻关,将这些质子和电子变成氢原子或者氢分子。该研究团队也希望找到更常见、更便宜的物质来做催化剂,替代昂贵而稀少的铱。
贝尔彻表示,她们将在两年内研制出能够自我支持并持久耐用的模型设备,实现将水分离成氢气和氧气。
科学家用农业废弃物制取燃料氢
四、科学家用农业废弃物制取燃料氢 可开发点:
1、质量守恒定律中氢元素的转化
2、糖类的元素组成3、新能源的开发和利用
4、氢气的燃烧 新闻:
氢作为一种清洁能源已被广泛重视,并普遍作为燃料电池的动力源,然而制取氢的传统方法成本高,技术复杂。美国研究人员日前开发出一种利用木屑或农业废弃物的纤维素制取氢的技术,有望解决氢制取费用高的难题。相关论文发表于《化学与可持续性》(Chemistry and Sustainability)。
来自美国弗吉尼亚理工大学、橡树岭国家实验室等机构的研究人员发表报告说,他们把14种酶、1种辅酶、纤维素原料和加热到32摄氏度左右的水混合,制造出纯度足以驱动燃料电池的氢气。
研究人员说,他们的“一锅烩”过程有不少进步,比如采用与众不同的酶混合物,还提高了氢气的生成速度。此外,除了把纤维素中分解出的糖转化为化学能量外,这一过程还可产出高质量的氢。
研究人员说,他们主要使用从木屑中分解的纤维素原料制取氢,不过也可以使用稻草、废弃的庄稼秆等。木屑或农业废弃物资源非常丰富,利用它们制取氢,不仅可降低制造成本,而且将大大扩大生产氢的原料资源。(来源:新华网)