在人体中元素的存在形式:
①碳、氢、氧、氮主要以水、糖类、蛋白质、维生素和脂肪的形式存在。
②其他的元素主要以无机盐的形式存在于水溶液中。
③钙元素主要以羟基磷酸钙[Ca10(PO4)6(OH)2] 晶体的形式存在。
常量元素:
常量元素人体中含量较多的元素有11种,它们约占人体质量的99.95%。在人体中含量超过0.01%的元素,称为常量元素。
①人体中的常量元素
元素名称 |
元素符号 |
质量分数% |
氧 |
O |
65.0 |
碳 |
C |
18.0 |
氢 |
H |
10.0 |
氮 |
N |
3.0 |
钙 |
Ca |
2.0 |
磷 |
P |
1.0 |
钾 |
K |
0.35 |
硫 |
S |
0.25 |
钠 |
Na |
0.15 |
氯 |
Cl |
0.15 |
镁 |
Mg |
0.05 |
②一些常量元素在人体中的作用及每天适宜摄入量
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钙 |
使骨骼和牙街具有坚硬的结构支架 |
800—1200mg |
缺钙主要影响骨骼的发育和结构,临床症状表现为青少年的佝偻病和成年人的骨质软化症及老年人的骨质疏松症。钙是无毒的元素,但摄入过量会导致高血钙,从而引起消化系统、泌尿系统等的疾病 |
海产品、豆类、奶类、各种绿叶蔬菜等 |
其中99%存在于骨骼和牙齿中,主要以羟基磷酸钙 [Ca10(PO4)6(OH)2晶体的形式存在 |
钠 |
细胞外液和细胞内液中的Na+和K+各自保持一定的浓度,维持人体内的水分和体液恒定的pH |
2000—2500mg |
缺钠会引起肌肉痉挛、头痛等;过量会引起水肿、高血压、贫血等 |
食盐 |
其中一半以Na+的形式存在于细胞外液中 |
钾 |
1850—5600mg |
缺钾会引起肌肉不发达、心律小齐等;过量会导致恶心、腹泻等 |
香蕉、柑橘、橙子、山楂、蘑菇、豆炎及其制品等 |
主要以K+的形式萍在干细胞内液中 |
镁 |
促进骨骼发育、细胞遗传物质合成等 |
300—400mg |
缺镁会引起肌肉不发达、抽搐、痉挛、心律不齐等;过量会引起神经系统紊乱、肾病等 |
坚果、大豆、牛奶等 |
70%的镁以磷酸盐和碳酸盐形式参与骨骼和牙齿的组成,25%的镁存在于软组织中 |
微量元素:在人体中含量在0.01%以下的元素。
①一些人体必需的微量元素
元素名称 |
元素符号 |
铁 |
Fe |
钴 |
Co |
铜 |
Cu |
锌 |
Zn |
铬 |
Cr |
锰 |
Mn |
钼 |
Mo |
氟 |
F |
碘 |
I |
硒 |
Se |
②一些必需微量元素对人体的作用及14—18岁人群每天的适宜摄入量
元素 |
人体内的含量 |
对人体的作用 |
适宜摄入量(每天) |
摄入量过高,过低对人体健康的影响 |
铁 |
4—5g |
是血红蛋白的成分,能帮助氧气的运输 |
20—50mg |
缺铁会引起贫血 |
锌 |
2.5g |
影响人体发育 |
15.5—19mg |
缺锌会引起食欲不振,生长迟缓,发育不良 |
硒 |
14—21mg |
有防癌、抗癌作用 |
50μg |
缺硒可能引起表皮角质化和癌症。如摄入量过高,会使人中毒 |
碘 |
25—50mg |
是甲状腺激素的重要成分 |
150μg |
缺碘会引起甲状腺肿大,幼儿缺碘会影响生长发育,造成思维迟钝。过量也会引起甲状腺肿大 |
氟 |
2.6g |
能防治龋齿 |
1.5mg |
缺氟易产生龋齿,过量会引起氟斑牙和氟骨病 |
知识拓展:
如果人体所需的元素仅从食物中摄取还不足时,可通过食品添加剂和保健药剂来予以补充。
如在食品巾添加含钙、锌、硒、锗的化合物,或制成补钙、补锌等的保健药剂或制成加碘食盐,来增加对这些元素的摄人量。但要注意即使是人体必需的元素,也要注意适宜的摄入量,摄人量过高和过低对人体健康都有不良的影响。
概念: 酸雨是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化物等物质,形成了pH低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的,多为硫酸雨,少为硝酸雨,此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
酸雨形成的化学反应过程:
(1)酸雨多成于化石燃料的燃烧:
含有硫的煤燃烧生成二氧化硫 S+O
2SO
2 二氧化硫和水作用生成亚硫酸 SO
2+H
2O==H
2SO
3 亚硫酸在空气中可氧化成硫酸 2H
2SO
3+O
2→2H
2SO
4
(2)氮氧化物溶于水形成酸:雷雨闪电时,大气中常有少量的二氧化氮产生。
闪电时氮气与氧气化合生成一氧化氮 N
2+O
22NO
一氧化氮结构上不稳定,空气中氧化成二氧化氮 2NO+O
2=2NO
2二氧化氮和水作用生成硝酸 3NO
2+H
2O=2HNO
3+NO
(3)酸雨与大理石反应:
CaCO
3+H
2SO
4==CaSO
4+H
2O+CO
2↑ CaSO
3+SO
2+H
2O==Ca(HSO
3)
2 (4)此外还有其他酸性气体溶于水导致酸雨,例如氟化氢,氟气,氯气,硫化氢等其他酸性气体。
酸雨防治:
(1)开发新能源,如氢能,太阳能,水能,潮汐能,地热能等。
(2)使用燃煤脱硫技术,减少二氧化硫排放。
(3)工业生产排放气体处理后再排放。
(4)少开车,多乘坐公共交通工具出行。
(5)使用天然气等较清洁能源,少用煤。
知识拓展:
1. 酸雨区
某地收集到酸雨样品,还不能算是酸雨区,因为一年可有数十场雨,某场雨可能是酸雨,某场雨可能不是酸雨,所以要看年均值。目前我国定义酸雨区的科学标准尚在讨论之中,但一般认为:年均降水pH高于5.65,酸雨率是0-20%,为非酸雨区;pH在5.30--5.60之间,酸雨率是10--40%,为轻酸雨区;pH在5.00--5.30之间,酸雨率是30-60%,为中度酸雨区;pH在4.70--5.00之间,酸雨率是50-80%,为较重酸雨区;pH小于4.70,酸雨率是70-100%,为重酸雨区。这就是所谓的五级标准。其实,北京、拉萨、西宁、兰州和乌鲁木齐等市也收集到几场酸雨,但年均pH和酸雨率都在非酸雨区标准内,故为非酸雨区。
2. 我国三大酸雨区
我国酸雨主要是硫酸型
我国三大酸雨区分别为:
(1)西南酸雨区:是仅次于华中酸雨区的降水污染严重区域。
(2)华中酸雨区:目前它已成为全国酸雨污染范围最大,中心强度最高的酸雨污染区。
(3)华东沿海酸雨区:它的污染强度低于华中、西南酸雨区。
水体污染的定义:
大量的污染物质排入水体,超过水体的自净能力使水质恶化,水体及其周围的生态平衡遭到破坏,对人类健康、生活和生产活动等造成损失和威胁的情况。
水体污染来源:
a.工业污染:座水、废渣、废气《工业“三反”》。
b.农业污染:化肥、农药的不合理使川。
c.生活污染:含磷洗涤剂的大量使用、生活污水的任意排放等。
防治措施:
a.工业上:通过应用新技术、新工艺减少污染物的产生,同时对污染的水体作处理使之符合排放标准。
b.农业上:提们使川农家肥,合理使用化肥和农药。
c.生活污水也应逐步实现欲中处理和排放。
水体的自净能力:
广义的水体自净是指在物理、化学和生物作用下.受污染的水体逐渐自然净化,水质复原的过程。,狭义的水体自净是指水体叶I微生物氧化分解有机污染物而使水体净化的过程。水体自净大致分为三类,即物理净化、化学净化和生物净化。它们同时发生,相互影响,共同作用。
(1)物理净化。物理净化是指污染物质由于稀释、扩散、混合和沉淀等过程而浓度降低。污水进入水体后,大颗粒的不溶性固体在水流较弱的地方逐渐沉入水底,形成污泥。悬浮体、胶体和可溶性污染物因混合、稀释,浓度逐渐降低。
(2)化学净化。化学净化是指污染物由于氧化还原、酸碱反应、分解、化合和吸附凝聚等化学或物理作用而浓度降低。流动的水体从水面上大气中溶人氧气,使污染物中铁、锰等重金属离子氧化,生成难溶性物质析出沉降。某些元素在一定酸性环境中,形成易溶性化合物,随水漂移而稀释;在中性或碱性条件下,某些元素形成难溶化合物而沉降。天然水中的胶体,吸附和凝聚水中悬浮物质微粒,随水流移动或逐渐沉降。
(3)生物净化,又称生物化学净化。是指生物活动尤其是微生物对有机物的氧化分解使污染物质的浓度降低。
城市污水及处理:
(1)城市污水城市污水包括生活污水、工业废水和径流污水等,由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。城市污水的污染,一般经历三个历史时期:病源污染期、总体污染期和新污染期。在病源污染期,城市污水主要是生活污水。由于污水中含有病菌和病毒,污水排入水体后往往会传染疾病。在总体污染期,随着工业的发展和人口的集中,城市污水量及所含的污染物种类不断增加。污水排入水体后,造成水体中悬浮物数量和生化需氧量越来越大,水体缺氧,水生生物灭绝。在新污染期,由于工业的高度发展,污水所含的污染物种类更加复杂。工业废水日益成为城市污水处理中的主要对象。
(2)城市污水处理城市污水处理分为三个级别.分别称为污水一级处理、污水二级处理、污水三级处理。一级处理应用物理处理方法,即用格栅、沉砂池、初沉池、活性污泥池、二次沉淀池等构筑物,去除污水中不溶解的污染物和寄生虫卵。二级处理应用生物处理方法,即主要通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程,将污水巾各种复杂的有机物降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、供氧量等都有一定的要求。三级处理是用生物化学(硝化一反硝化)法、碱化吹脱法或离子交换法除氮,用化学沉淀法除磷,用臭氧氧化法、活性炭法或超过滤法除去难降解有机物,用反渗透法除去盐类,用氯化法消毒等过程中的一种或几种组成的污水处理工艺。
碱的定义:碱是指在溶液中电离成的阴离子全部是OH
-的化合物。碱由金属离子(或铵根离子)和氢氧根离子构成,可用通式R(OH)n表示。从元素组成来看,碱一定含有氢元素和氧元素。
常见的碱:(1)氢氧化钠、氢氧化钙都属于碱。除这两种碱外,常见的碱还有氢氧化钾(KOH)、氨水(NH
3·H
2O)、治疗胃酸过多的药物中的氢氧化铝[Al(OH)
3)。
(2)晶体(固体)吸收空气里的水分.表而潮湿而逐步溶解的现象叫做潮解。氢氧化钠、粗盐、氯化镁等物质都易潮解,应保存在密闭干燥的地方。同时称量 NaOH固体时要放在玻璃器皿中,不能放在纸上,防止 NaOH固体潮解后腐蚀天平的托盘。
(3)熟石灰可由生石灰(CaO)与水反应制得,反应的化学方程式为:CaO+H
2O==Ca(OH)
2,反应时放出大量的热。
碱的通性
碱的通性 |
反应规律 |
化学方程式 |
反应类型 |
碱溶液与指示剂的反应 |
碱溶液能使紫色石蕊试液变蓝,无色酚酞试液变红 |
—— |
—— |
碱与非金属氧化物反应 |
碱+非金属氧化物→盐+水 |
2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O |
—— |
碱与酸反应 |
碱+酸→盐+水 |
NaOH+HCl==NaCl+H2O 2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O |
复分解反应 |
碱与某些盐反应 |
碱1+盐1→碱2+盐2 |
2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4 Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH |
复分解反应 |
碱+铵盐→氨气+水+盐 |
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O |
复分解反应 |
常见的碱有NaOH、KOH、Ca(OH)2、氨水的特性:①
氢氧化钠(NaOH)俗名苛性钠、火碱、烧碱,这是因为它有强腐蚀性。NaOH是一种可溶性强碱。白色固体,极易溶于水,暴露在空气中易潮解,可用作碱性气体(如NH3)或中性气体(如H2、O2、CO等)的干燥剂。NaOH易与空气中的CO2反应生成Na2CO3固体。NaOH溶液可以腐蚀玻璃,盛NaOH溶液的试剂瓶不能用磨口的玻璃塞,只能用橡胶塞。
②
氢氧化钙[Ca(OH)2]是白色粉末,微溶于水,俗称熟石灰或消石灰,其水溶液称为石灰水。Ca(OH)2也有腐蚀作用。Ca(OH)2与CO2反应生成白色沉淀CaCO3,常用于检验CO2。 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O Ca(OH)2能跟Na2CO3反应生成NaOH,用于制取NaOH。反应方程式为: Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH
③
氨水(NH3·H2O)是一种可溶性弱碱,NH3溶于水可得氨水。有刺激性气味,有挥发性。将氨气通过盛放氧化铜的玻璃管,生成氮气、水和铜,其反应方程式为: 2NH3+3CuO=(加热)=3Cu+N2↑+3H2O,说明氨气具有还原性。
此外,KOH、Ba(OH)2也是常见的可溶性强碱。不溶的碱大多是弱碱,如:Fe(OH)3、Cu(OH)2等。他们的共同性质是热稳定性差,受热易分解生成对应的金属氧化物和水。
氢氧化钠、氢氧化钙的物理性质和用途比较
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俗名 |
苛性钠,火碱,烧碱 |
熟石灰,消石灰 |
颜色、状态 |
白色,片状固体 |
白色,粉末状固体 |
腐蚀性 |
强烈腐蚀性 |
较强腐蚀性 |
溶解性 |
易溶于水,易潮解,溶解时放热 |
微溶于水,其水溶液俗称石灰水 |
用途 |
化工原料,用于肥皂、石油、纺织、印染工业等;生活中用于除油污 |
用于建筑工业,制漂自粉,改良土壤,配制农药等 |
氢氧化钠、氢氧化钙化学性质的比较
氢氧化钠 |
氢氧化钙 |
跟指示剂作用.使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色 |
跟指示剂作用,使紫色石蕊试液变成蓝色,使无色酚酞试液变成红色 |
跟某些非金属氧化物反应 2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O 2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O 2NaOH+SO3==Na2SO4+H2O |
跟某些非金属氧化物反应 Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O Ca(OH)2+SO3==CaSO4+H2O |
跟酸发生中和反应 2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O |
跟酸发生中和反应 Ca(OH)2+H2SO4==CaSO4+2H2O |
跟某些盐反应 2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4 |
跟某些盐反应 Ca(OH)2+Na2CO3==CaCO3↓+2NaOH |
几种碱的颜色和溶解度
碱 |
颜色 |
溶解性 |
NaOH、KOH、Ba(OH)2 |
白色 |
易溶 |
Ca(OH)2 |
白色 |
微溶 |
Mg(OH)2、Al(OH )3、Fe(OH )2 |
白色 |
难溶 |
Fe(OH )3 |
红褐色 |
难溶 |
Cu(OH)2 |
蓝色 |
难溶 |
概念性质的理解
①氢氧化钠有强烈的腐蚀性,使用时必须十分小心,要防止沽到皮肤.上或洒在衣服上。如果不慎将碱液沽到皮肤上,应立即用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。
②浓硫酸、氢氧化钠固体溶于水放热,属于物理变化;而氧化钙溶于水放热是氧化钙与水反应放出大量的热,属于化学变化;生石灰具有强烈的吸水性,可以作某些气体的干燥剂。
③由于NaOH易潮解,同时吸收空气中的CO
2发生变质,所以NaOH必须密封保存。
④保存碱溶液的试剂瓶应用橡胶塞、不能用玻璃塞,以防止长期不用碱溶液,碱溶液腐蚀玻璃造成打不开的情况。
⑤只有可溶性碱溶液才能使指示剂变色,如NaOH溶液能使无色酚酞变红;但不溶性碱不能使指示剂变色,如Mg(OH)
2中滴加无色酚酞,酚酞不变色。
⑥盐和碱的反应,反应物中的盐和碱必须溶于水,生成物中至少有一种难溶物、气体或H
2O。铵盐与碱反应生成的碱不稳定,分解为NH
3和H
2O。
⑦碱与酸的反应中碱可以是不溶性碱,如 Cu(OH)
2+H
2SO
4==CuSO
4+2H
2O。
氢氧化钠和氢氧化钙的鉴别:NaOH与Ca(OH)
2的水溶液都能使酚酞变红,故鉴别NaOH和Ca(OH)
2不能用指示剂,通常情况下,可采用以下两种方法来鉴别NaOH和Ca(OH)
2 方法一:通入CO
2气体,NaOH溶液与CO
2气体反应后无明显现象,但Ca(OH)
2溶液即澄清石灰水与 CO
2反应生成白色沉淀。
方法二:滴加Na
2CO
3溶液或K
2CO
3溶液,NaOH溶液与K
2CO
3,Na
2CO
3溶液不反应,但Ca(OH)
2溶液与 Na
2CO
3、K
2CO
3溶液反应均生成白色沉淀。Ca(OH)
2+ Na
2CO
3==CaCO
3↓+2NaOH,Ca(OH)
2+K
2CO
3 ==Na
2CO
3+2KOH。
检验二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应的方法通常情况下,将二氧化碳气体直接通人装有氢氧化钠溶液的试管中,很难直接判断二氧化碳气体是否与氢氧化钠溶液反应。因此,要判断二氧化碳气体确实能与氢氧化钠反应,可以采取如下两种方法:
(1)检验产物的方法:验证通入二氧化碳气体后的溶液中是否含有碳酸钠,检验碳酸根离子是否存在。通常检验碳酸根离子的方法是:
方法1:取样,加入稀盐酸,并将产生的气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则证明溶液中存在碳酸根离子。
方法2:取样,加入氢氧化钙溶液,若产生白色沉淀,则证明溶液中存在碳酸根离子。上述两种方法其实也可以检验氢氧化钠溶液是否变质.而且方法I还可以用于除去变质后的氢氧化钠溶液中的碳酸钠。
(2)改进实验装置,通过一些明显的实验现象间接证明二氧化碳气体能与氢氧化钠反应。如:
所选装置 |
操作方法 |
实验现象 |
A |
将充满二氧化碳的试管倒扣在水中 |
试管内的液面略有上升 |
B |
将充满二氧化碳的试管倒扣在氢氧化钠溶液中 |
试管内的液面明显上升 |
C |
将氢氧化钠溶液滴入烧瓶 |
水槽中的水倒吸入烧瓶内 |
D |
将氢氧化钠溶液滴入锥形瓶 |
集气瓶中,NaOH溶液中的长导管下端产生气泡 |
E |
将胶头滴管中氢氧化钠溶液挤入烧瓶 |
烧瓶内产生“喷泉” 现象 |
F |
将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入软塑料瓶 |
塑料瓶变瘪 |
G |
将胶头滴管中的氢氧化钠溶液挤入锥形瓶中 |
小气球胀大 |
碱的命名:一般读作氢氧化某,如:NaOH读作氢氧化钠。变价金属元素形成的碱,高价金属碱读作氢氧化某,如Fe(OH)
3读作氢氧化铁,低价金属碱读作氢氧化亚某,如Fe(OH)
2读作氢氧化亚铁。
氨水:氨气的水溶液俗称氨水,主要成分是NH3·H2O,通常状况下是无色液体,具有挥发性。浓氨水能挥发出具有刺激性气味的氨气NH3。
氨水显碱性,能使指示剂变色。
氨水的组成中含有N元素,因此可通过与酸反应生成铵盐来制氮肥,其本身也是一种氮肥。在化学实验中一般可用浓氨水做分子运动的探究实验。
常见的碱的用途:
1. 氢氧化钠:是重要的化工原料,广泛用于肥皂、石油、造纸、纺织和印染等工业。实验室中可作干燥剂。
2. 氢氧化钙:用于建筑业,制漂白粉,改良土壤。常用于实验室二氧化碳的检验。