人类需要的营养素:
人类为了维持生命和健康,必须摄取食物。食物的成分主要有蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水六大类,通常称为六大基本营养素。
六大营养素的特性:1.蛋白质
蛋白质是构成细胞的基本物质,是机体生长及修补受损组织的主要原料。
(1)蛋白质的多样性:蛋白质是由多种氨基酸构成的极为复杂的有机化合物,相对分子质量很大,从几万到几百万。构成氨基酸的基本元素有氢、氧、碳、氮,但不同种类的蛋白质中可能含有其他元素,如血红蛋白。
(2)蛋白质的存在:主要存在于动物肌肉、皮肤、毛发、蹄、角、血液和各种酶中,许多植物(如大豆、花生) 的种子里也含有丰富的蛋白质。
(3)氨基酸在人体内的转化:人体通过食物获得的蛋白质在胃肠道里与水发生反应,生成氨基酸。氨基酸通过肠壁进入血液循环,一部分氨基酸被氧化,生成尿素、二氧化碳和水等排出体外,同时放出热量供人体活动的需要。每克蛋白质完全氧化放出约18kJ的能量。另一部分氨基酸再重新形成人体所需要的各种蛋白质,维持人体的生长发育和组织更新。
(4)蛋白质的功能:
a. 血红蛋白的作用:人体内氧气的传输者,起载体作用。正常呼吸时,在肺部,血红蛋白中血红素的Fe
2+与氧结合成为氧合血红蛋白,随着血液流到机体的各个组织和器官,放出氧气,供体内氧化用。同时血红蛋白结合血液中的二氧化碳,携带到肺部呼出。人的呼吸作用就是这样反复进行的过程。血红蛋白+O
2→氧合血红蛋白血红蛋白也能与一氧化碳结合,而且结合能力很强,大约是氧气的200~300倍。结合了一氧化碳的血红蛋白很难再与氧气结合,人就会因缺氧而中毒,甚至窒息死亡。
b. 酶的作用:酶是一类重要的蛋白质,是生物催化剂,能催化生物体内的反应。一种酶只能催化一类反应,而且反应一般是在体温和接近中性的条件下进行的。酶的催化具有专一性、高效性的特点。
(5)蛋白质的变性当蛋白质分子受到某些物理因素(如高温、紫外线、超声波、高电压等)和化学因素(如酸、碱、有机溶剂、重金属盐等)的影响时,其结构会被破坏,导致其失去生理活性(称为蛋白质的变性)。如甲醛(防腐剂福尔马林的主要成分)会与蛋白质中反应,使蛋白质分子结构发生变化,从而失去生理活性并发生凝固。
(6)蛋白质与健康
a.蛋白质缺乏成年人:肌肉消瘦、机体免疫力下降、贫血,严重者将发生水肿。成人每天需从食物中摄取60.70g的蛋白质。未成年人:生长发育停滞、贫血、智力发育差、视觉差。。青少年每天需从食物中摄取75—90g的蛋白质。
b.蛋白质过量蛋白质在体内不能储存,多了机体无法吸收,过量摄入蛋白质,将会因代谢障碍产生蛋白质中毒甚至死亡。
2.糖类
(1)糖类的组成糖类是人类食物的重要成分,由C、H、O三种元素组成,又称碳水化合物。
(2)糖类的生理功能为机体活动提供能量,糖类所提供的能量占人类食物所提供的总能量的60%~70%;构成机体的重要物质;调节食品风味;维持大脑功能必需的能量;调节脂肪代谢;提供膳食纤维。
(3)食物中的糖类分成两类:人可以吸收利用的有效糖类如单糖,多糖,双糖和人不能消化的无效糖类如纤维素。
(4)常见的糖类物质
a. 淀粉:它是绿色植物光合作用的产物,化学式为(C6H10O5)n。
存在 |
植物种子或块茎中,如水稻,小麦,马铃薯等 |
消化 |
食物淀粉在人体内经酶的作用,与水作用最终变成葡萄糖,然后再被人体吸收
|
检验 |
淀粉遇到碘单质(常用碘水或碘酒做试验)会变蓝色,以此检验淀粉的存在 |
b.葡萄糖
葡萄糖的化学式为C
6H
12O
5。葡萄糖经过肠壁吸收进入血液成为血液,输送到人体的各个组织和器官,为人体组织提能量.又在酶的作用下,转变为糖原贮藏在肝脏和肌肉中。在人体组织里,葡萄糖在酶的作用下经缓慢氧化转变成二氧化碳和水,同时放出能量,机体活动和维持恒定体温的需耍。
注意:葡萄糖与新制Cu(OH)
2悬浊液反应生成红色氧化亚铜沉淀.医疗上用此反应原理检验血糖。
c.蔗糖
存在 |
贮藏在某些植物(如甘蔗、甜菜等)中,化学式为C12H22O11 |
用途 |
日常生活中常用的白糖、冰糖和红糖的主要成分就是蔗糖,它是食品中常用的甜味剂 |
(5)糖类与健康
人体中缺乏糖类会导敛全身无力、头帚、心悸、脑功能障碍等,低血糖严重者会导致昏迷。因为葡萄糖不经过转化即可为人体吸收,所以低血糖患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方法迅速补允营养,时间允许时可以服用蔗糖水临水临时代替。当糖类过多时,人体组织吸收不了,就会转化成脂肪储存于体内,使人过于肥胖而诱发各种疾病,如高血脂、冠心病等。
3.油脂
(1)油脂的分布在常温下,植物油脂呈液态,如花生油、豆油等;动物油脂呈固态,如牛油等。
(2)功能:油脂是重要的供能物质,每克油脂在人体内完全氧化时放出约39kJ的能量,比糖类多一倍以上,因此它是重要的供能物质。在正常情况下,每人每日需摄人50~60g油脂,它供给人体每日所需能量的 20%~25%。
(3)油脂与健康
一般成人体内贮存的脂肪约占人体质量的10%~20%,它是维持生命活动的备用能源。当人进食量小、摄入食物的能量小足以支付机体消牦的能量时,就要消耗自身的脂肪来满足机体的需要,此时人就会消瘦。但是过多地摄入油脂容易诱发心脑血管疾病、肥胖症,还会诱发高血压、糖尿病等。
4. 维生素
种类 |
维生素有20多种,多数在人体内小能合成,需要从食物中摄取 |
存在 |
水果、蔬菜、种了食物、动物肝脏、鱼类、鱼肝油、蛋类、牛奶等均含丰富的维生素 |
功能 |
调节新陈代谢,预防疾病,维持身体健康。如维生素C有防癌作用,它能促进人体生长发育,增强对疾病的抵抗力 |
缺乏的后果 |
缺乏某种维生素会使人患病。如:缺乏维生素A,会引起夜盲症;缺乏维生素C,会引起坏血病;缺乏维生素B,会引起皮炎、贫血、肌肉萎缩等;缺乏维生素D,会使青少年发育不良而得佝偻病,老年人会发生骨质疏松 |
注意:维生素并非“多多益姜”
维牛素A超量摄入的副作用:导致中毒,急性中毒表现为头晕、嗜睡、头痛、呕叶、腹泻等症状。超量服用维生素B。在200mg以上,将会产生药物依赖,严重者能出现步态不稳、手足麻木等。
维生素C如果每次服用超过1g时,就可能为病毒提供养料,可谓得不偿失,还可能导致腹痛、腹泻、尿频,影响儿童生长发育、影响孕妇的胎儿发育,甚至患先天性坏血病等。
维生素D长期超量服用在1800mg后,就会出现生长停滞,影响儿童生长发育。
维生素E每日用量400~800mg后,可引起视力模糊,乳腺肿大,头痛,头晕,恶心等。长期服用超过800mg,将改变分泌代谢,免疫功能下降等。
5.无机盐
(1)人体内无机盐的作用无机盐是人体内的营养元素之一,含量虽少但对正常生理活动有重要影响。主要有以下作用:为构成人体组织的重要成分;维持机体的渗透压和体液酸碱平衡;维持神经细胞兴奋性;构成酶的成分或激活酶的活性;参与体内物质代谢等。
(2)人体内无机盐的获取及缺乏症机体在新陈代谢过程中,随时都有一定量的矿物质以不同的途径排出体外,如汗液、尿液,因此必须及时适量补充。矿物质在食物和水中广泛存在,一般不易引起缺乏。不同的生理状况和不同的地理环境或其他特殊件会引起某些元素的缺乏或过量,导致诸如克山病、骨节病等地方病的发生。
6.水
(1)水在人体内的作用水在人体中的功能是维持细胞状态,增强代谢能,调节血液的正常循环,溶解营养素,使之易于吸收和运输;水还能帮助机体排泄废弃物,散发热量,调节体温,并使血液保持酸碱平衡;水在食物消化、促进血液循环、润滑关节和各内脏器官保持它们正常的生理机能中起着重要作用;人体内的水还能使体内器官减缓震荡。
(2)人体内水的流失和获取途径
a.人体内水的流失途径:排尿、呼吸、体表排汗排粪。
b.人体内水的获取途径:饮水、食物、体内物代谢。
c.如果身体摄入水分不足,开始时人体可通过节机体减少水分的排出量,保持机体水平衡,但严重不足时,自身就无法控制了。当体内水分减少达体重的2%时,身体可因脱水而造成代谢障碍;减少7%—14% 时,出现严重的脱水症状;减少15%以上,即有生命危险。
知识点拨:
1. 纤维和纤维素:
很多学生常常存在一个认识上的误区,认为“纤维:纤维素”,其实这是两个不同的概念。纤维素是指一种特定的化学物质。纤维素通常为白色、无臭、无味、不溶于水,也不溶于一般的有机溶剂,其化学式为 (C
6H
10O
5)n,属于多糖物质。纤维素广泛存在于自然界的植物体中,木材中有一半是纤维素,棉花是自然界中较纯粹的纤维素,脱脂棉和滤纸差不多是纯粹的纤维素纤维是指细而柔软的一类物质,分为天然纤维和化学纤维:天然纤维有植物纤维、动物纤维和矿物纤维化学纤维分为人造纤维和合成纤维。人造纤维是指利用含有纤维素的原料经化学处理和机械加工而制成的纤维。合成纤维是指利用石油、灭然气、煤为原料制成单体,再经聚合反应而生成的高分子化合物最后经拉丝工艺获得的纤维。
2. 人不能消化纤维素的原因
纤维素[(C
6H
10O
5)
n]也属于糖类,主要存存于植物体内.如树木的茎主要成分是纤维素,棉花的主要成分也是纤维素。同样是糖类,人可以从食物中摄食淀粉,并在体内将淀粉最终消化成葡萄糖加以吸收利用,但人不能消化纤维素,原因在于人体内没有纤维素酶,不能使纤维素在人体内水解。
3. 几种维生素的生理功能及来源
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维生素A (视黄醇) |
促进人体的生长发育和防止角膜炎、夜盲症等疾病 |
鱼肝油、绿色蔬菜 |
维生素B1 (硫胺素) |
促进人体发育,帮助消化,防止脚气病、神经炎,可治疗皮肤病 |
酵母、谷类、肝、豆类、瘦肉 |
维生索B2 (核黄索) |
可防治口角炎、皮肤炎、舌炎等,能参与体内生物氧化作用 |
酵母、肝、蛋、蔬菜 |
维生素C (抗坏血酸) |
降低毛细血管的脆性,促进外伤的愈合,并能增强机体的抵抗力,促进胆固醇代谢 |
新鲜蔬菜和水果 |
维生素D (抗佝偻病) |
可预防佝偻病、软骨病和小儿出齿迟,牙齿不健全等疾病,能调节Ca、P 代谢 |
鱼肝油、蛋黄、乳类、酵母 |
维生素E (生育酚) |
对防止记忆力减退、抗机体早衰、预防不育症和习惯。降流产有一定作用 |
鸡蛋、肉、肝、鱼、植物油 |
知识拓展:1. 食品添加剂:
(1)食品添加剂的界定根据1962年FAO/WHO食品法典委员会(CA 对食品添加剂的定义,食品添加剂是指:有意识地一以少量添加于食品,以改善食品的外观、风味和组织构或贮存性质的非营养物质。
(2)分类根据我国的《食品添加剂使用卫生标准》将其为:防腐剂、抗氧化剂、发色剂、漂白剂、酸味剂、凝剂、疏松剂、增稠剂、消泡剂、甜味剂、着色剂、乳化剂品质改良剂、抗结剂、增昧剂、酶制剂、被膜剂、发泡剂保鲜剂、香料、营养强化剂以及其他添加剂。
2. 认识服装的标签
当你买衣服时,怎样知道服装面料的种类呢?看服装上的标签。服装标签一般包括服装的型号、面料的纤维种类及含量、洗涤熨烫说明等内容。如果服装面料是由一种纤维材料制成的,则用“纯×”或“100% x”来表示,如“纯棉…‘纯毛”或“100%毛”;如果服装是由两种或两种以上的纤维制成的,标签上应注明每种纤维的含量,如“涤纶20%、棉80%”等。
3. 各种纤维素的燃烧鉴别法
织物 |
现象 |
尼龙 |
易燃,燃烧时有臭味,有火焰,余烬为灰褐色 |
涤纶 |
近火焰即熔缩,燃烧时边熔化边冒黑烟,燃烧后呈黑褐色块状.可压碎 |
腈纶 |
近火时先收缩,后燃烧,冒黑烟,有臭味,余烬呈黑色圆球 |
棉布 |
易燃烧,燃烧时无异味,余烬呈灰白色 |
羊毛 |
燃烧时发泡,有火焰,有烧焦羽毛的气味,余烬呈黑褐色 |
丝绸 |
燃烧缓慢,有臭味,余烬为黑色小球,容易压碎 |
化学肥料的概念:化学肥料是指以矿物、空气、水做原料,经过化学加工制成含有植物生长所需的营养元素的物质,简称化肥。农作物所必需的营养元素有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁等,其中氮、磷、钾需要量较大,因此氮肥、磷肥、钾肥是最主要的化学肥料。另外还有同时含有两种或两种以上营养元素的复合肥,植物生长过程中需要量比较少的微量元素肥料。
常见化学肥料: 1、氮肥
①作用:氮是合成蛋白质、核酸和叶绿素的重要元素,氮肥充足会使植物枝繁叶茂、果实硕大。缺少氮元素,会使植物生长发育迟缓或停滞,光合作用减慢等。外观表现为植株矮小,瘦弱,叶片发黄,严重时叶脉为棕色。
②氮肥的特性
a.氮盐与碱混合受热可产生一种无色、有刺激性气味的气体,它能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。例如: NaOH+NH
4NO
3=NaNO
3+H
2O+NH
3↑
检验按根离子(NH
4+)时,需有可溶性碱和红色石蕊试纸。
b.氨水是氨气的水溶液,溶于水的氨气大部分与水反应生成一水合氨。一水合氨在水中发生电离,生成铵根离子和氢氧根离子。由于氨水中存在的阴离子全部是OH
-,所以氨水呈碱性,一水合氨属于碱类。请注意,通常情况下氨水指氨气溶于水后生成的一水合氨(NH3·H2O),切勿将氨水的化学式写成NH4OH,因为氨水中没有NH4OH存在。
c.碳酸氢按受热分解:NH4HCO3==NH3↑+ CO2↑+H2O↑。
③氮的固定将氮气转化为氮的化合物的方法。如:豆科植物根部的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物,这类植物无需或只需少量使用氮肥。
2、磷肥
①作用:磷能促进作物生长,增强抗寒、抗旱能力。若缺乏磷元素,常表现为生长迟缓、产量降低,但磷过量则会引起作物贪青晚熟,结实率下降。外观表现为植株特别矮小,叶片出现紫色。
②常见磷肥有磷矿粉[Ca3(PO4)2]、钙镁磷肥(钙和镁的磷酸盐)、过磷酸钙[磷酸二氢钙Ca(H2PO4)2 和CaSO4的混合物]等。
3、钾肥
①作用:钾肥能保证各种代谢过程的顺利进行、促进植物生民、增强抗病虫害和抗倒伏能力。若缺乏钾元素,常表现为茎秆软弱、容易倒伏、叶片的边缘和尖端呈褐色,并逐渐焦枯。
②常见钾肥有硫酸钾(K2SO4)、氯化钾(KCl)和草木灰(主要成分为K2CO3)等。
(4)复合肥
含两种或两种以土营养元素的化肥。
①特点能同时均匀地供给作物几种养分,充分发挥营养元素间的互补作用,有效成分高。
②种类磷酸按〔磷酸二氢铵NH4H2PO4和磷酸氢二按 (NH4)2HPO4的混合物」、硝酸钾(KNO3)。
常见氮肥及性质:
名称 |
化学式 |
性质 |
注意事项 |
尿素 |
CO(NH2)2 |
白色或淡黄色晶体,易溶 于水,含氮量不超过46.7%, 肥效高且持久,对土壤无 不良影响 |
—— |
碳酸氢铵 |
NH4HCO3 |
白色晶体,易溶于水,受潮 时常温下就能分解,温度越 高,分解越快,在土壤中不 残留有害杂质,含氮量低于 17.7% |
防分解,贮存和运输时 都要密封.不要受潮或暴 晒,施肥后掩盖或立即 灌溉,不要与碱性物质 混合使用 |
硝酸铵 |
NH4NO3 |
白色晶体,易溶于水,高温 或受猛烈撞击时易爆炸,含 氮量低于35%,对土壤无不 良影响 |
不要与易燃物质或碱性 物质混合在一起,结块 时,不要用铁锤砸碎 |
硫酸铵 |
(NH4)2SO4 |
白色固体,易溶于水,常温 下性质稳定,不宜长期大量 使用,否则会使土壤酸化、 板结硬化 |
不能与碱性物质混合, 不宜长期大量使用 |
氨水 |
NH3·H2O |
氨气的水溶液,易挥发,显碱性 |
运愉、扩存、使用时要 防挥发 |
化肥和农家肥的比较:
|
|
所含元素种类少,但营养元素含量大 |
常含有多种营养元素,但营养元素含量较少 |
一般易溶于水,易被农作物吸收,肥效较快 |
一般较难溶于水,经腐熟后逐步转化为可溶于水、能被作物吸收的物质,肥效慢但肥期较长 |
便于工业生产,成本较高 |
便于就地取材,成本低廉 |
长期使用会破坏土壤的结构,使果蔬、谷物含有超量化肥,影响人体健康;化肥还会造成水体污染,引起水体富营养化 |
能改良土壤结构 |
使用化肥、农药的利与弊: ①利:化肥、农药对提高农作物的产量具有重要的作用。
②弊:
a.不合理施用化肥会带来很多环境问题,一方面化肥中含有一些重金属元素、有毒有机物和放射性物质,施人后会引起潜在的土壤污染;另一方面化肥在施用过程中,因某些成分的积累、流失或变化,引起土壤酸化,水域中氮和磷含量升高,氮化物和硫化物气体排放等,造成土壤退化和水、大气环境的污染。
b.农药本身有毒,在杀灭病虫害的同时也带来了对自然环境的污染和对人体健康的危害。
使用化肥的注意事项: ①铰态氮肥不能与碱性物质(如碱、草木灰等)一起使用,因为铵态氮肥中的NH
4+遇到OH
-会生成易挥发的NH
3,降低肥效。
②使用氨水或磷酸氢铵时要防止挥发,立即灌溉或用土盖上,人要站在上风口,因氨气对人的眼、鼻等膜有刺激作用。
③硝酸按受热易分解,在高温或猛烈撞击时易发生爆炸。所以当硝酸铵受潮结块时,不要用铁锤砸碎。
④硫酸按不易长时间使用,以免造成土壤酸性增强或土壤板结。
化肥鉴别的方法:①一看、二闻、三溶看外观,氮肥、钾肥为白色晶体,磷肥是灰白色粉末;闻气味,碳酸氢按有强烈的氨味,可直接将它与其他氮肥相区别;加水溶解,氮肥、钾肥全部溶于水,磷肥大多不溶于水。铵盐的鉴别:(NH
4)
2SO
4、NH
4NO
3等和熟石灰混合研磨,放出具有刺激性气味的氨气。
②氮肥的简易鉴别氮肥中的氨水呈液态,碳酸氧钱有强烈的氨味,据此可直接将它们与其他氮肥相区别。其他常见氮肥可按下列步骤鉴别:
注意硫酸铵、氯化铵、硝酸铵同时鉴别时,不能先加硝酸银溶液鉴别氯化铵,因为硝酸银与硫酸铵反应,可能生成微溶物硫酸银,也可能出现沉淀。所以要区分含SO
42-、Cl
-和NO
3-的三种物质时,一般是先加硝酸钡来鉴别出含有SO
42-的物质,再加入硝酸银,鉴别出含有Cl
-的物质,无现象的则是含有NO
3-的物质。
③化肥鉴别歌鉴别化肥简易行,无锈铁片火烧红;化肥分别铁上放,各自现象皆不同;遇铁冒烟化成水,定是尿素不可疑;若是只熔不冒烟,刺鼻气味是磷铵;一阵烟后冒火星,必是硝铵显神通;铁上发出紫火焰,吱吱微响是硫铵;要想测知氯化铵,触铁味如浓盐酸;磷肥多为灰白色,置于红铁味难闻;放于红铁爆噼啪,无氨味者硫酸钾,氨化磷肥与有别,无烟臭气呛煞人;上述现象若不符,其中有诈须谨慎;认真鉴别把握准,防止上当把钱费。
盐的命名:(1)只有两种元素组成的盐,读作“某化某”,如 NaCl读作氯化钠,AgI读作碘化银。
(2)构成中含有酸根的,读作“某酸某”。如Na
2CO
3、ZnSO
4、AgNO
3、KMnO
4、KClO
3分别读作:碳酸钠、硫酸锌、硝酸银、高锰酸钾、氯酸钾。
(3)含铵根的化合物,读作“某化铵”或“某酸铵”。如NH
4Cl、(NH
4)
2SO
4读作:氯化铵、硫酸铵。
(4)其他:Cu
2(OH)
2CO
3读作“碱式碳酸铜”, NaHSO
4读作“硫酸氢钠”, NaHCO
3读作“碳酸氢钠”。
概念:化石燃料是由古代动植物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的。化石燃料包括煤(工业的粮食),石油(工业的血液)和天然气,是不可再生能源。
煤:
①煤是固体燃料,其最大的缺点是燃烧速率慢,利朋效率低,且不适用于多数运输业作动力源,还会导致严重的大气污染。从资源、经济与环境三方面综合考虑,适宜在煤产地搞热电联产,提高煤炭转换成电能的比重.住城市发展煤气或液化燃料。煤的综合利用煤是我国主要的化石能源,占90%以上,煤的综合利用措施主要有下列三条:
a.
煤的气化:目前主要是煤在高温下与水蒸气的反应。产物为燃料气,又可作化工原料。主要产品有CO、CH
4、H
2等。
b.
煤的焦化:也称煤的干馏,是在隔绝空气的条件下加强热.使组成煤的物质发生分解反应。主要产品及用途:焦炭:金属冶炼;煤焦油:重要的化工原料;焦炉气:含有CO、CH
4、H
2等,既可作燃料又是重要的化工原料。
c.
煤的液化:煤发生化学反应,分裂为小分子,利用催化剂向小分子中加入氯元素.得到与石油产品成分相近的燃料油,是一项人造石油的技术。
②煤气:
a.
煤气的形成:煤气作为一种生活燃料,在一些城市被使用.煤气通常情况下是利用煤与水蒸气在高温条件反应生成的:C+H
2O
CO+H:煤气的主要成分是CO,但同时含有H
2、CH
4等其他可燃性气体
b.
煤气中报警物质的特性:由于煤气的主要成分CO是一种无色、无味的有毒气体,当煤气泄漏时不易察觉,会危害人体健康甚至危及生命。为了安全起见,通常在煤气中加入一些持殊的物质,如乙硫醇(C
2H
5SH)。乙硫醇具有特殊刺激性气味,当煤气泄漏时,可以使人很快警觉,并马上采取措施,防止发生爆炸、火灾和中毒事故;同时,乙硫醇在煤气燃烧过称中可以充分燃烧不仪煤气.其他可燃性气体如天然气、液化石油气中通常也加入少量报警物质。
石油的综合利用:①石油是由多种物质组成的混合物,没有同定的组成和性质,根据组成石油的各组分的沸点不同,可从石油中分离出不同的燃料,如汽油、煤油、液化石油气等,
②石油分馏产品及用途
溶剂油——溶剂
汽油—一汽车燃料
航空煤油一一飞机燃料
柴油一—拖拉机、轮船燃料
润滑油一一润滑剂
石蜡——蜡烛
沥青——筑路
石油不仅是优质的能量来源,还是宝贵的化工资源。使石油中的大分子断裂为小分子.小分子重新组合成大分子,从而把石油转化为工农业、医疗、化工等产品,因此把石油称怍“工业的血液”。石油化学工业不同于石油分离,石油化学工业是石油发生复杂的反应,从而生成各种产品,是化学变化。
天然气:天然气的主要成分是甲烷,主要含碳、氢两种元素。天然气里的甲烷是在隔绝空气的情况下,主要由植物残体分解而生成的。有石油的地方,一般就有天然气。天然气是一种重要的气体燃料。但其贮藏量是有限的。
①
甲烷的组成甲烷是由碳、氢两种元素组成的化合物,其化学式为CH4,是一种最简单的有机物,其中含氢元素的质量分数为25%,是氢元素含量最高的有机物。
②
甲烷的性质
a. 物理性质:无色,无味的气体,极难溶于水,它的密度比空气小。
b. 化学性质——可燃性
纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧在火焰上方罩一冷而干燥的小烧杯,然后再换一个内壁有石灰水的小烧杯。
现象:烧杯内壁有水珠生成,烧杯内壁的石灰水变浑浊。
结论:甲烷中含有碳元素和氢元素,是由碳和氢两种元素组成的化合物,化学式为CH4。
化学方程式:CH4+O2
CO2+H2O
c. 当甲烷与氧气或空气混合后,点燃就有发生爆炸的危险(按体积计算爆炸极限为5%—15%),所以在煤矿的矿井里必须采取通风,严禁烟火等安全措施,以防甲烷和空气等混合发生爆炸。
煤,石油,天然气的区别
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煤 |
石油 |
天然气 |
形成 |
古代植物被埋在地下经过一系列复杂变化而形成 |
古代植物遗骸在地壳中经过复杂变化而形成 |
元素组成 |
主要含C;少量含:H、N、S、O等 |
主要含C、H,少量含S、N、O |
主要含C、H,主要成分是CH4 |
类别 |
混合物(由有机物和无机物组成) |
混合物(多种有机物) |
混合物 |
形态 |
黑色固体,有光泽,人称“黑色金子”,无固定的熔点,沸点,具有可燃性 |
粘稠液体,黑色或棕色,不溶于水,密度比水小,无固定的熔点,沸点 |
无色无味气体,密度比空气小,极难溶于水 |
性质 |
煤焦炭,煤焦油、煤气等 |
石油溶剂油,汽油,航空煤油,煤油,柴油等 |
易燃烧,产生明亮的蓝色火焰,化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O |
化石燃料燃烧与环境的关系:
①
化石燃料燃烧产生的物质化石燃料煤、石油和天然气都是含碳元素的物质.其中还含硫元素等杂质。这些燃料燃烧时,会产生二氧化硫等污染空气的气体,燃料燃烧不充分,会产生一氧化碳和碳粒,加上未燃烧的碳氢化合物,如果直接排放到空气中必然对空气造成污染化石燃料燃烧时排放出的物质有:
a.一氧化碳:
b.碳氢化合物;
c.碳粒和尘粒;
d.二氧化碳
②
煤燃烧产生的有害物质
由于煤所含元素有C、H、N、S、O等几种,所以煤燃烧时会排放出二氧化硫、氮的氧化物等.这些气体溶于水会形成酸雨,酸雨会对森林、雕像、建筑物等造成腐蚀。当煤未充分燃烧时,会产生一氧化碳,一氧化碳是夺气的污染物。煤在燃烧时,会散出固体小颗粒(未燃烧的碳粒),造成对空气的粉尘污染。家庭里用煤炉烧煤时,常常会闻到一股激性气味,并看到炉口上方蓝色火焰、这种刺激气昧是烧煤时产生的二氧化硫的气味,蓝色火焰主要是生成的一氧化碳燃烧而产生的。二氧化碳的大量排放,超过自然界的消耗能力,就会引起温室效应,会使大气变暖,陆地减少。
③
减少煤燃烧污染的措施 a.燃烧低硫优质煤,或是采用燃料脱硫技术.减少SO
2的排放;
b.尽量使燃料完全燃烧;
c.减少化石燃料的使用,开发新能源:
d.植树造林;
e.变分散供热为集中供热。
④
汽车用燃料燃烧对空气的影响及减少空气污染的措施
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燃料燃烧对空气的影响 |
减少空气污染的措施 |
汽车用燃料的燃烧 |
汽车使用的燃料 (汽油或柴油)燃烧产生的尾气中,主要污染物有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等 |
①改进发动机的燃烧方式,使汽油或柴油充分燃烧;②使用催化净化装置,使有害气体转化为无害物质;④使用无铅汽油。禁止含铅物喷排放,同时在管理上加入检测尾气的力度等 |
化石燃料的使用与开发:现有的化石燃料是有限的,而且是不可再生的,每种化石燃料都确有用尽的时候。下表是我同1998年探明的化石燃料储量及产量和使用年限
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探明储量 |
年产量 |
使用年限 |
石油 |
32.7亿吨 |
1.6亿 |
约20年 |
天然气 |
1.37×104亿立方米 |
217亿立方米 |
约63年 |
煤 |
1145亿吨 |
12.4亿 |
约92年 |
从表中数据可以看出,节约能源是完全有必要的,也是十分重要的
节约能源,充分利用能源,使燃料充分燃烧,可从以下两个方面着手:
①燃烧时要有足够的空气;
②燃料与空气要有足够大的接触面积,充足的空气才能使燃料尽可能完全燃烧,与空气充分接触才能使其反应快,对能量的利用损失小,
有机化合物: (1)
概念:通常人们将含有碳元素的化合物称为有机化合物,简称有机物,如甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉等。
(2)
组成和结构:有机物都含碳元素,多数含有氢元素,可能还含有氧、氮、氯、硫、磷等元素。有机物中碳原子不仅可以和H,O,Cl,,N等原子直接结合,而且碳原子之间也可以互相连接成链状或环状。原子的排列方式不同,形成有机物的结构就不同,所表现出来的性质也不同。
(3)
特点:大多数有机化合物都难溶于水,易溶于有机溶剂,大多数有机化合物受热易分解,且容易燃烧,燃烧产物有CO
2和水;绝大多数有机化合物不易导电、熔点低。
(4)
分类: ①有机物小分子:相对分了质量较小,如乙醇,甲烷、葡萄糖等。
②有机高分子化合物:简称有机高分子,其相对分子质量比较大,从几万到几十万,甚至高达几百万或更高,如淀粉、蛋白质等。
无机化合物:(1)
概念:无机化合物简称无机物,通常指不含碳元素的化合物,但少数含碳元素的化合物,如CO,CO
2, H
2CO
3,CaCO
3等,不具有有机化合物的特点,归在无机化合物中。
(2)
分类:无机化合物根据元素组成及在水中离解成的粒子特点分为氧化物、酸、碱,盐。
氧化物,酸,碱,盐的比较:
物质类别 |
概念 |
分类 |
氧化物 |
由两种元素组成,期中一种是氧元素 |
金属氧化物:由金属元素与氧元素组成,如MgO,Fe2O3等 非金属氧化物:由非金属元素与氧元素组成,如CO2、SO2、H2O等 |
酸 |
能离解成氢离子和酸根离子的化合物 |
含氧酸:如H2SO4、H2CO3、HNO3等无氧酸:如HCl,H2S等 |
碱 |
由金属离子和氢氧根离子构成的化合物 |
可溶性碱:如NaOH,Ca(OH)2等不溶性碱:如Mg(OH)2、 Fe(OH)3等 |
盐 |
由金属离子(或铵根离子)和酸根离子构成的化合物 |
正盐:如NaCl、NH4Cl、Na2CO3,仅由金属离子或钱根离子和酸根离子两部分组成酸式盐:如NaHCO3、NH4HCO3,由金属离子或铵根离子、酸式酸根离子构成碱式盐;如Cu2(OH)2CO3,由金属离子、酸根离子和氢氧根离子构成 |
有机化合物与无机化合物的主要区别:
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有机化合物 |
无机化合物 |
溶解性 |
多数不溶于水。易溶于有机溶剂 |
有些溶于水而不溶于有机溶剂 |
耐热性 |
多数不耐热。熔点较低,一般在400℃ 以下 |
多数耐热,难熔化,熔点一般比较高 |
可燃性 |
多数可以燃烧 |
多数不能燃烧 |
概念的理解:
像NaCl、H
2SO
4和NaOH等不含碳元素的化合物称为无机化合物,而少数含碳元素的化合物,如CO,CO
2和CaCO
3等虽然含有碳元素,但具有无机化合物的特点,也把它们看作无机化合物。有机物一定含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有机物。含有碳元素但不属于有机物的化合物主要包括: 碳的氧化物、碳酸、碳酸盐和碳酸氢盐。
酸: 1.
定义:电离时生成的阳离子全部是H
+的化合物
2.
常见的酸:HCl,H
2SO
4,HNO
3,H
3PO
4。
碱: 1.
定义:电离时生成的阴离子全部是OH
-的化合物
2.
常见的碱:NaOH,KOH,Cu(OH)
2,Fe(OH)
3等
盐: 1. 定义:电离时生成金属离子(包括NH
4+)和酸根离子的化合物
2. 常见的盐:NaCO
3,NaCl,NaSO
4等
酸、碱、盐的比较:
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从化学组成看 |
从电离观点看 |
组成特点 |
酸 |
由氢元素和酸根组成 |
电离时生成的阳离子全都是氢离子(H+)的化合物 |
一定含氢元素 |
碱 |
由金属元素和氢氧根组成(氨水也是碱) |
电离时生成的阴离子全都是氢氧根离子(OH-)的化合物 |
一定含氢、氧 元素 |
盐 |
含有金属元素(或NH4+) 和酸根 |
电离时能生成金属离子(或NH4+)和酸根离子的化合物 |
酸式盐中一定含氢元素,碱式盐中一定含氢、氧元素 |
生石灰:
凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石,如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等,都可用来生产石灰。 主要成分:氧化钙(CaO)。
物理性质:
一般呈块状,纯的为白色,含有杂质时为淡灰色或淡黄色。
化学性质:
在空气中吸收水和二氧化碳。氧化钙与水作用生成氢氧化钙,并放出热量。化学反应方程式为:CaO+H2O==Ca(OH)2
产品用途
1.可作填充剂,例如:用作环氧胶黏剂的填充剂;
2.用作分析试剂,气体分析时用作二氧化碳吸收剂,光谱分析试剂,高纯试剂用于半导体生产中的外延、扩散工序,实验室氨气的干燥及醇类脱l水等;
3.用作原料,可制造电石、纯碱、漂白粉等,也用于制革、废水净化,氢氧化钙及各种钙化合物;
4.可用作建筑材料、冶金助熔剂,水泥速凝剂,荧光粉的助熔剂。
5.用作植物油脱色剂,药物载体,土壤改良剂和钙肥;
6.还可用于耐火材料、干燥剂;
7.可配制农机1、2号胶和水下环氧胶黏剂,还用作与2402树脂预反应的反应剂;
8.用于酸性废水处理及污泥调质;
9.还可用作锅炉停用保护剂,利用石灰的吸湿能力,使锅炉水汽系统的金属表面保持干燥,防止腐蚀,适用于低压、中压、小容量汽包锅炉的长期停用保护;
注意事项:
1、使用操作过程时间越短越好,放置在包装容器内的适当处,起到密封吸湿的作用。
2、存放在干燥库房中,防潮,避免与酸类物接触。
3、运输过程中避免受潮,小心轻放,以防止包装破损而影响产品质量。
4、禁止食用,万一入口,用水漱口立即求医。(切记不能饮水,生石灰是碱性氧化物遇水会腐蚀!)
与熟石灰,石灰乳的区别:
1. 与熟石灰
①石灰有生石灰和熟石灰之分。生石灰的主要成分是氧化钙(CaO),白色固体耐火难溶。将(CaO)含量高的石灰岩在通风的石灰窑中锻烧至900℃以上即得。是有吸水性,可用作干燥剂,我国民间常用以防止杂物回潮。与水反应(同时放出大量的热),或吸收潮湿空气中的水分,即成熟石灰[氢氧化钙Ca(OH)2,又称“消石灰”。熟石灰在一升水中溶解1.56克(20℃),它的饱和溶液称为“石灰水”,呈碱性,在空气中吸收二氧化碳而成碳酸钙沉淀。
②与熟石灰的转化与硬化
生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙的过程,称为石灰的熟化或消化。反应生成的产物氢氧化钙称为熟石灰或消石灰。
石灰熟化时放出大量的热,体积增大1—2.0倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快,放热量和体积增大也较多。工地上熟化石灰常用两种方法:消石灰浆法和消石灰粉法。
生石灰熟化后形成的石灰浆中,石灰粒子形成氢氧化钙胶体结构,颗粒极细(粒径约为1μm),比表面积很大(达10~30m2/g),其表面吸附一层较厚的水膜,可吸附大量的水,因而有较强保持水分的能力,即保水性好。将它掺入水泥砂浆中,配成混合砂浆,可显著提高砂浆的和易性。
石灰依靠干燥结晶以及碳化作用而硬化,由于空气中的二氧化碳含量低,且碳化后形成的碳酸钙硬壳阻止二氧化碳向内部渗透,也妨碍水分向外蒸发,因而硬化缓慢,硬化后的强度也不高,1:3的石灰砂浆28d的抗压强度只有0.2~0.5MPa。在处于潮湿环境时,石灰中的水分不蒸发,二氧化碳也无法渗入,硬化将停止;加上氢氧化钙微溶于水,已硬化的石灰遇水还会溶解溃散。因此,石灰不宜在长期潮湿和受水浸泡的环境中使用。
石灰在硬化过程中,要蒸发掉大量的水分,引起体积显著收缩,易出现干缩裂缝。所以,石灰不宜单独使用,一般要掺人砂、纸筋、麻刀等材料,以减少收缩,增加抗拉强度,并能节约石灰。 石灰具有较强的碱性,在常温下,能与玻璃态的活性氧化硅或活性氧化铝反应,生成有水硬性的产物,产生胶结。因此,石灰还是建筑材料工业中重要的原材料。
2. 与石灰乳
石灰乳一般是在氧化钙中加水生成的,因为氢氧化钙溶解度不是很大,所以往往生成的是氢氧化钙的悬浊液(即水溶液中还存在着没有溶解的氢氧化钙),这就是石灰乳
石灰乳是石灰浆用水稀释后的混浊液。 指石灰加入过量的水(约为石灰质量的2.5-3倍)后得到的浆体。
常见盐的用途:
1. 氯化钠(NaCl):作调味品和防腐剂,医疗上配置生理盐水。重要的化工原料碳酸钠(Na2CO3):制烧碱,广泛用于玻璃、纺织、造纸等
2. 碳酸氧钠(NaHCO3):工业焙制糕点的发酵粉的主要成分,医疗上治疗胃酸过多
3. 碳酸钙(CaCO3):实验室制取CO2,重要的建筑材料,制补钙剂
4. 硫酸铜(CuSO4): 农业上配制波尔多液,实验室中用作水的检验试剂,精炼铜
5. 高锰酸钾(KMnO4):常作消毒剂