《化学与生活》书本知识点整合Word格式.docx

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一氧化碳、苯并芘、苯、甲醛、氡（放射性污染物）

室内污染的来源

①家用燃料燃烧、烹调和吸烟产生的CO、SO2、NO、NO2、CO2和尼古丁是室内主要污染物；

②建筑材料和装饰材料挥发出的有机物如甲醛（HCHO）、苯（C6H6）、甲苯（C7H8）、二甲苯（C8H10）以用放射性氡（Rn）等污染物是另一重要来源。

室内空气污染物产生的危害

①CO中毒的原因是：

CO与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白，造成了血红蛋白不能很好地与氧气结合，当室内CO浓度达到一定程度时，人因缺氧而中毒。

涉及到的生理反应式可表示为:

Hb+CO=HbCO和Hb+O2=HbO2。

CO易中毒的原因是：

无色、无味、不易被察觉。

因而在室内用含碳燃料燃烧时，一定要注意室内的通风和换气。

②甲醛的结构简式是HCHO，它是无色，有刺激性气味的气体，主要来源于家庭装修中所用黏合剂挥发出来的；

甲醛可刺激人的眼、呼吸道黏膜、引起流泪、气喘和胸闷等。

室内甲醛的含量与污染源的释放量、时间、温度和通风程度等因素有关，其中温度和通风最重要。

③氡是无色、无味的放射性气体，主要来自地下岩石或土壤，以及天然石材，长期吸入会引起肺癌。

氡常被称为“隐形杀手”。

二、水

1、天然水中的杂质通常分为三类：

悬浮物质、胶体物质、溶解物质。

2、自来水生产一般流程：

混凝→沉降过滤→活性碳吸附池除味→杀菌消毒

（1）

①、混凝：

明矾、化合物聚氯化铝[Al2（OH）nCl6－n]m（式中1＜n＜5，m＜10）等

Al3＋＋3H2O

Al（OH）3（胶体）＋3H＋

②、过滤：

采用粗沙、细沙将沉淀及水中的残余的悬浮物分离出去。

③、吸附：

利用强吸附性的活性炭吸附某些溶解在水中的杂质并除去水中的异味。

④、消毒：

Cl2、漂白粉、臭氧等消毒、杀灭水中的细菌。

Cl2＋H2O

HCl＋HClO（强氧化性）

（2）植物营养物质污染

①造成赤潮的根源是含N、P的化合物；

它们被称为植物营养素；

含N物质主要是蛋白质；

含P的物质主要是洗涤剂和不合理使用的磷肥。

②植物营养物质如何造成水体污染？

含N、P的物质在分解的过程中，大量消耗水中溶解氧，并释放出养分，而使藻类以及其他大量浮游生物大量繁殖。

若这种现象在江河、湖泊中出现称为“水华”，若在海湾中出现叫做“赤潮”。

以蛋白质在水中的分解过程为例：

蛋白质→氨基酸→氨；

在微生物的作用下发生的两步反应为2NH3+3O2微生物2HNO2+H2O、

2HNO2+O2微生物2HNO3，以硝酸盐的形式成为水生植物的养料。

3、常见的水质检测项目：

水温、PH、导电率、固体悬浮物、溶解氧（DO）、化

学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、一些有毒有害物质的浓度等。

DO——水中的溶解氧量（单位：

mg/L）

BOD——水中有机物经微生物分解所需的氧气量（单位：

污水中有机物的含量越大，BOD越高，水的富营养化程度越高。

4、常见污水种类与处理方法：

主要有物理方法、化学方法和生物方法，其中化学处理方法包括中和法、氧化还原法、沉淀法等。

污水种类

处理方法

酸性废水

用碱性物质中和。

碱性废水

用酸性物质中和。

油类、氰化物、硫化物

用空气、臭氧、氯气等作氧化剂将这些物质氧化而除去。

重金属离子

常通过调节废水的PH，将他们以氢氧化物的形式沉淀出来而除去。

向含有Hg2+的废水中加入Na2S，发生的离子反应为Hg2++S2-=HgS↓。

氧化还原法

氯氧化法处里含氰的废水（CN-）

2CN-+8OH-+5Cl2=2CO2+N2+10Cl-+4H2O

向含铬的废水中加入FeSO4,可将Cr2O72-氧化为Cr3+

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++H2O

注意：

水中某些重金属污染物可以通过微生物转化为毒性更大的有机化合物。

如发生在日本的著名公害事件——水俣病，就是将水中的无机汞转化为有机汞，反应方程式为HgCl2+CH4====CH3HgCl+HCl。

三、生活废弃物

1、常见的生活垃圾分类方法：

①有机垃圾（在自然条件下易分解的垃圾）。

如厨余垃圾，即剩菜、剩饭等；

②危险废物。

如干电池等

③可回收利用垃圾：

如废纸、塑料、金属等

2、生活垃圾可无害化处理：

焚烧法、卫生填埋法、废电池的特殊处理

3、生活垃圾也可使其资源化：

垃圾产生沼气、废弃塑料回收、废玻璃回收利用

第二部分化学与健康

一、食品和食品添加剂

1、补充必需元素的途径：

①、加碘盐与补碘：

碘在碘盐中以KIO3存在；

缺碘症状：

引起地方甲状腺肿大

②、铁强化酱油与补铁：

③、龋齿与含氟牙膏：

缺氟：

造成龋齿，引起老年性骨质疏松

机理：

Ca5（PO4）3OH（s）

5Ca2＋（aq）＋3PO43－（aq）＋OH－（aq）

糖在酶的作用下生成酸性物质，导致上述溶解平衡向Ca5（PO4）3OH溶解方向移动，F－能与Ca2＋、PO43－更稳定的Ca5（PO4）3F。

④、富含锌的食物与补锌：

缺锌导致生长发育不良，智力低下，食欲不振，免疫功能退化，抵抗力差。

2、提供能量与营养的食物

（1）糖类

（2）油脂（3）蛋白（4）维生素（根据维生素的溶解性把它分为脂溶性和水溶性两大类。

）

维生素A，又称视黄醇，属于脂溶性维生素，人体缺少维生素A，人易患夜盲症、干眼症等眼疾，胡萝卜等蔬菜和鱼肝油中富含维生素A。

维生素C，又称抗坏血酸，能防治坏血病，属于水溶性维生素，主要存在于新鲜水果及蔬菜中。

维生素C易溶于水、易被氧化、遇热易分解。

它可将I2、Fe3＋还原，烹饪富含维生素C的食物时要注意防止其损失。

3、常见食品添加剂：

添加剂

实例

着色剂

发色剂

着色剂：

包括天然色素（如叶绿素、β胡萝卜素、辣椒红等）或人工色素色素（如胭脂红、柠檬黄等）

发色剂：

它与食品中的某些成分发生化学反应，使食品呈现良好的色泽。

如亚硝酸盐。

其发色原理是：

亚硝酸根离子进入肉类，生成少量很不稳定的亚硝酸，亚硝酸分解生成的NO很快与肌红蛋白（Mb）反应生成亮红色的亚硝酸基肌红蛋白。

反应如下：

3HNO2＝HNO3＋2NO↑＋H2OMb＋NO＝MbNO但需注意：

亚硝酸盐具有强氧化性，进入人体后，会将血红蛋白中的Fe2＋氧化为Fe3＋形成高铁血红蛋白（MetHb），因而要严格控制用量。

调味剂

咸味剂（如食盐）、酸味剂（如食醋）、鲜味剂（如味精）、甜味剂（如蔗糖）、辣味剂（如辣椒粉）、食用香料（如香精）等。

炒菜时加点食醋有利于保护食物中的维生素C（因为维生素C在酸性条件下比较稳定），用醋烹调鱼虾，不仅能去除腥味，还能促进人体对钙、磷的吸收。

味精中含有L－谷氨酸钠

，受热易分解，故加入味精后不宜长时间加热。

疏松剂

单一疏松剂：

碳酸氢钠、碳酸氢铵

复合疏松剂：

如发酵粉等

油条松脆可口的原因：

加明矾和小苏打Al3＋＋3HCO3－＝Al（OH）3＋3CO2↑

防腐剂

苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等。

苯甲酸是一种弱酸，在水溶液中发生电离：

C6H5COOH

C6H5COO－+H＋苯甲酸的防腐作用主要依赖于溶液中末电离的分子，在PH为2.5~5的酸性环境下，它们能抑制微生物的生长。

二、药品

1、常见的抗酸药：

抗酸药片的成分：

①有效成分，如碳酸氢钠、碳酸钙、碳酸镁、氢氧化铝、氢氧化镁等写出有效成分与胃酸反应的离子方程式：

CO32-+2H+=H2O+CO2、CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2、

MgCO3+2H+=Mg2++CO2+H2O、Al（OH）3+3H+=Al3++3H2O、

Mg（OH）2+2H+=Mg2++2H2O

胃舒平：

又名复方氢氧化铝，其原理是：

Al（OH）3＋3HCl＝AlCl3＋3H2O由于氢氧化铝容易引起便秘，故常在其中加一些能引起轻泻的药物（如三硅酸镁），三硅酸镁也有抗酸作用：

2MgO•3SiO2•nH2O＋4HCl＝2MgCl2＋3SiO2•nH2O＋2H2O

胃得乐（主要成份为碳酸镁）、碳酸氢钠片：

其原理与胃舒平相似

雷尼替丁、奥美拉唑：

抑制胃壁细胞分泌盐酸

2、解热镇痛药：

水杨酸及其盐类均有较强的解热镇痛的抗炎、抗风湿效用。

阿司品林是最古老、最著名的一种水杨酸类药物。

合成过程如下：

＋H2O

＋HCl

＋CO2

（水杨酸）

制取阿司匹林反应方程式：

；

水杨酸醋酸酐乙酰水杨酸醋酸

制取可溶性阿司匹林反应方程式：

。

3、合成抗菌药：

磺胺类药。

对氨基苯磺酸酰胺（简称磺胺SN）

（

）的衍生物。

即R不同构成各种不同的磺胺类药物。

4、抗生素：

青霉素是最早发现的一种天然抗生素，由英国科学家弗莱明发现的。

侧链上R不同就形成了不同的青霉素。

其中应用最多的R为

三、日用品

1、常用的洗涤剂

肥皂的主要成分：

C17H35COONa；

洗衣粉中使用的表面活性剂一般是烷基苯磺酸钠：

（R为含10～14个碳原子的烷基）。

2、生活中的消毒剂

生活中常用的消毒剂主要有酒精溶液、碘酒、双氧水、高锰酸钾溶液、氯系消毒剂、过氧乙酸。

过氧乙酸的分子式为C2O4O3，结构简式为

。

在酸的催化作用下，乙酸可被过氧化氢氧化为过氧乙酸，反应的化学方程式为：

＋H2O2

第三部分化学与工业

一、氨的合成

1、原理：

N2＋3H2

2NH3△H＝－92.4kJ·

mol－1

2、工业条件的选择：

合成氨反应

使氨生成得快

（从反应速率分析）

使氨生成得多

（从化学平衡分析）

压强

高压

温度

高温

低温

是否使用催化剂

使用

不影响

压强：

一般采用的压强是20～50MPa

温度：

一般采用的温度是500℃左右

催化剂：

以铁为主体的多成分催化剂——铁触媒

3、生产过程：

C＋H2O（g）

CO＋H2

二、氯碱工业

1、2NaCl＋2H2O通电2NaOH＋Cl2↑＋H2↑

阳极反应：

2Cl——2e—＝Cl2↑

阴极反应：

2H＋＋2e—＝H2↑

2、电解工艺：

通过隔膜将电解槽分割成阳极室和阴极室，防止生成H2和Cl2相混合而引起爆炸。

Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+H2O

3ClO－＝ClO3－+2Cl－

3、除杂：

杂质：

泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、硫酸根离子。

先加BaCl2：

Ba2＋＋SO42－＝BaSO4↓

再加Na2CO3：

Ba2＋＋CO32－＝BaCO3↓Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓

再加NaOH：

Mg2＋＋2OH－＝Mg（OH）2↓Fe3＋＋3OH－＝Fe（OH）3↓

最后加HCl调节

4、法拉第电解定律：

在电解时，电极上每通过96500C（即1法拉第）的电量就会有1mol电子发生转移并产生1/Zmol（Z是电极上放电离子得失的电子数）电解产物。

三、硫酸工业（分三个阶段）

1、硫磺或硫铁矿的燃烧氧化

4FeS2＋11O2高温2Fe2O3＋8SO2或者S＋O2点燃SO2

2、二氧化硫的催化氧化

2SO3△H＝－196kJ·

mol－1

条件选择：

理论需要：

低温高压、催化剂

实际应用：

400℃～500℃、常压催化剂

3、三氧化硫的吸收

SO3＋H2O＝H2SO4

用98.3％的浓硫酸吸收，避免产生酸雾降低吸收效率。

四、镁和铝的冶炼

1、镁的提取：

MgCl2＋Ca（OH）2＝Mg（OH）2↓＋CaCl2

Mg（OH）2＋2HCl＝MgCl2＋2H2O

MgCl2·

6H2O△MgCl2＋6H2O

MgCl2（熔融）通电Mg＋Cl2↑

2、铝的冶炼：

Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O

CO2＋3H2O＋2NaAlO2＝2Al（OH）3↓＋Na2CO3

2Al（OH）3△Al2O3＋3H2O

2Al2O3通电4Al＋3O2↑

第四部分化学与材料

一、金属材料

1、金属的性质：

金属是电和热的良导体，还具有很好的延展性，所有有广泛的用途。

2、合金

合金是指由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

合金的熔点比原金属的熔点低，硬度比原金属的硬度大。

（1）铁合金

铁合金

生铁

钢

含碳量

2%-4.3%

0.03%-2%

机械性能

硬度大、抗压、性脆

良好的延展性和机械性能

机械加工

可以铸造成型

锻压和铸造

分类

----

碳素钢、合金钢

用途

制造机座、管道的重要材料

广泛制造机械和交通工具

说明：

①在碳素钢中：

含碳量越高，硬度越大；

含碳量越低，韧性越强。

②不锈钢是一种常见的合金钢，其合金元素是铬和镍，常用于制造生活中常见的医疗器械、厨房用具、和餐具等。

（2）铝合金

铝是地壳中含量最多的金属元素。

纯铝的硬度和强度较小，不适于制造机器零件。

铝合金的特点是：

密度小，硬度和强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。

硬铝（一种铝合金）中除铝外还含有铜、镁、锰和硅，它密度小、强度高，具有较强的抗腐蚀能力，是制造飞机和宇宙飞船的理想材料。

（3）铜合金

常见的铜合金有黄铜（铜-锌合金）和青铜（铜-锡合金）等。

早在3000多年前的商代，我国就已经制造和使用青铜器了。

（4）新型合金

①新型合金包括钛合金、耐热合金、形状记忆合金和储氢合金等。

②氢能的利用存在的两大难题是：

制取和储存。

储氢合金的条件：

一是吸收氢气的量大；

二是室温时，吸、放氢气的速率块；

如Ti-Fe合金等。

（5）储氢合金：

镧－镍合金（LaNi5）LaNi5＋3H2

＋LaNi5H6

3、金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

金属腐蚀的类型有：

化学腐蚀和电化学腐蚀，而电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。

1）分类对比

金属的腐蚀

化学腐蚀

电化学腐蚀

原理

金属与接触到的物质直接发生化学反应

不纯的金属（或合金）与电解质溶液接触，发生原电池反应

电子转移过程

电子直接转移给氧化剂

电子通过导线转移给氧化剂

有无电流产生

无电流产生

有电流产生

腐蚀物质

金属被腐蚀

金属活动性较强的金属被腐蚀

铁与氯气直接反应而被腐蚀，钢管被原油中的含硫化合物腐蚀等。

钢铁在潮湿空气中被腐蚀

（2）电化学腐蚀

钢铁的腐蚀

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

合金表面的水膜的酸性较强

钢铁表面的水膜的酸性很弱或者呈中性

负极反应

Fe-2e-=Fe2+

Fe-2e-=Fe2+

正极反应

2H++2e-=H2↑

O2+2H2O+4e-=4OH-

总反应

Fe+2H+=Fe2++H2↑

2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2

反应本质

发生情况

潮湿环境，水膜的酸性相对较强

潮湿环境，水膜的酸性相对较弱

思考：

钢铁表面电解质溶液是如何形成的？

在潮湿的空气中，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜。

水能够电离出除少量的氢离子和氢氧根离子，同时由于空气中二氧化碳的溶解，使水中的氢离子浓度增大，形成由中性至酸性的电解质溶液。

2）．金属的防护

（1）影响金属腐蚀的因素

①金属的本性：

金属越活泼，就越容易被腐蚀。

如果金属中能导电的杂质不如该金属活泼，则容易形成原电池而使金属发生电化学腐蚀。

②介质：

若金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质溶液，都容易被腐蚀。

（2）金属的防护方法

①改变金属的内部结构：

将金属制成耐腐蚀的合金，例如将普通的碳素钢制成合金钢。

②在金属表面覆盖保护层：

在金属表面涂油、涂漆、搪瓷、电镀、氧化生成致密的保护膜等，其目的都是防止金属与空气中的氧气直接接触。

③连接一更活泼的金属：

例如在钢铁上可连接锌、镁等金属，原理是当发生电化学腐蚀时，连接的活泼金属作为原电池的负极而被腐蚀，在一定程度上保护了相对不活泼的金属。

4、金属的表面处理

①、铝的阳极氧化：

把铝片接到电源的正极，在稀硫酸中用直流电源电解，铝片表面生成较厚的氧化铝绝缘膜，这种处理叫做阳极氧化。

这样可增强抗腐蚀和抗机械划伤能力。

②、电镀：

5、钢铁防腐措施：

镀上保护金属（如镀铜、镀锌）、涂上防护层（如涂油漆）、改变金属结构（如制成不锈钢）、烤蓝（使铁表面氧化成致密的Fe3O4保护膜）、电化学防护（如牺牲阳极的阴极保护、外加电源保护法）。

二、非金属材料

1、传统硅酸盐产品：

水泥

玻璃

陶瓷

主要设备

水泥回转窑

玻璃熔炉

－

原料

石灰石和黏土

纯碱、石灰石、石英

黏土

反应原理

复杂的物理、化学反应

CaCO3＋SiO2高温CaSiO3＋CO2↑

Na2CO3＋SiO2高温Na2SiO3＋CO2↑

主要成分

3CaO·

SiO2、2CaO·

SiO2、

3CaO·

Al2O3

CaSiO3、Na2SiO3、SiO2

2、精细陶瓷（氮化硅有三种制备方法）

3Si＋2N2＝Si3N43SiO2＋6C＋2N2＝Si3N4＋6CO

3SiCl4＋4NH3＝Si3N4＋12HCl

3、超纯硅的制备：

制粗硅：

SiO2＋2C高温Si＋2CO

粗硅转化为SiCl4或SiHCl3：

Si＋2Cl2＝SiCl4

用精馏方法将SiCl4或SiHCl3提纯后用H2还原：

SiCl4＋2H2723～773℃Si＋4HCl

SiHCl3＋H21373℃Si＋3HCl

或者把氧气和四氯化硅蒸气在高温炉中旋转和移动的石英管就能得到高纯二氧化硅：

SiCl4＋O21573℃SiO2＋2Cl2

三、高分子材料

1、常见的聚合反应：

nCH2＝CH2

[CH2—CH2]n

nCH2＝CH2+

2、有机高分子材料按性能和用途一般分为：

塑料、纤维、橡胶及功能高分子材料。

3、线型高分子一般具有热塑性。

体型高分子一般具有热固性。

4、常见的功能高分子材料有：

高吸水性材料、生物活性材料、导电性材料、光敏性材料、催化性材料等。

四、复合材料（略）

第五部分化学与农业

一、农药

敌敌畏：

甲胺磷：

DDT：

六六六：

二、化肥

类型

主要物质及化学式

氮肥

NH4HCO3、NH4Cl、（NH4）2SO4、NH4NO3、尿素CO（NH2）2

磷肥

过磷酸钙Ca（H2PO4）2和CaSO4、重过磷酸钙Ca（H2PO4）2

钾肥

草木灰K2CO3、KCl

1、氮肥：

维勒首次用无机物合成了有机物：

AgOCN＋NH4Cl＝AgCl↓＋NH4OCN↓

CO（NH2）2

工业生产尿素过程：

2NH3＋CO2→NH2COONH4氨基甲酸铵

NH2COONH4→CO（NH2）2＋H2O

尿素在土壤中水解：

CO（NH2）2＋H2O→2NH3＋CO2

2、磷肥：

将氟磷矿石用硫酸处理得到过磷酸钙（又名普钙）：

2Ca5（PO4）3F＋7H2SO4＋3H2O＝3Ca（H2PO4）2·

H2O＋7CaSO4＋2HF↑

将氟磷矿石用磷酸处理得到重过磷酸钙（又名重钙）：

Ca5（PO4）3F＋7H3PO4＋5H2O＝5Ca（H2PO4）2·

H2O＋HF↑