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初中三年级化学

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    (1) “用微观的眼光看世界”是学习化学的重要方法。按要求填空。
    ①原子结构示意图表示____________(填写元素符号);
    ②若“”表示一个氢原子,则“”表示____________(填写物质化学式);
    ③符号“SO42-”表示________________(填写粒子名称)。
    (2)化学知识与生活联系密切。请用食醋、酒精、氮气、活性炭、食盐、硝酸钾填空。
    ①空气中含量最多的气体___________,
    ②用作燃料____________,
    ③除去铝壶中的水垢____________,
    ④除去冰箱异味_______________,
    ⑤腌制鱼肉等常用的调味品__________,
    ⑥在农业上可用作复合肥______________。
    (3)科学的饮食可以保证我们的健康。
    ①日常生活中注意多食用蔬菜、水果,以补充各种维生素。因缺乏维生素C而引起的疾病是(填序号,下同)____________。
    a.坏血病     b.龋齿     c.夜盲症
    ②钙元素与人体健康密不可分。下列有关钙元素的叙述中,错误的是_____________。
    a.人体中钙元素大部分存在于骨骼和牙齿中
    b.老年人缺钙会出现骨质疏松,容易发生骨折
    c.成年人比幼儿和青少年需要摄入更多的钙
    d.幼儿及青少年缺钙会得佝偻病和发育不良
    ③制作虾饺的主料有猪肉、虾仁、竹笋、面粉等,以上食品均能提供能量,提供能量的营养素有糖类、____________、_______________。
    本题信息:2012年江苏期中题化学填空题难度一般 来源:杨云霞
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本试题 “(1) “用微观的眼光看世界”是学习化学的重要方法。按要求填空。①原子结构示意图表示____________(填写元素符号);②若“”表示一个氢原子,则“”表示___________...” 主要考查您对

六大营养素

化学元素和人体健康

空气的成分

燃料的利用和新能源的开发

原子结构示意图

离子符号的意义及写法

化学式的写法和意义

活性炭和木炭的结构和用途

酸的用途

盐的用途

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  • 六大营养素
  • 化学元素和人体健康
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  • 酸的用途
  • 盐的用途
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Fe2+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+O2→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C6H12O5。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 (C6H10O5)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[(C6H10O5)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
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

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%
O 65.0
C 18.0
H 10.0
N 3.0
Ca 2.0
P 1.0
K 0.35
S 0.25
Na 0.15
Cl 0.15
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
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(PO46(OH)2晶体的形式存在
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
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
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
Fe
Co
Cu
Zn
Cr
Mn
Mo
F
I
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
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
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
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
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
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。
空气的成分:
氧气,二氧化碳,氢气,氮气,稀有气体;按体积分:N2占78%,O2占21%,稀有气体占0.94%,二氧化碳占0.03%,其他气体和杂质占0.03%。
易错点:
      空气中各成分的含量在一定时间和一定范围内基本恒定,但随着人类活动的延续,气体的排放,空气的成分也在不停地变化,因此不能认为空气的成分是一成不变的。
新能源:
     在合理开发、综合利用化石能源的同时,积极开发氢能、核能.太阳能、生物质能(沼气)、风能、水能、地热能、潮汐能等新型能源,以应对能源危机,减轻环境污染,促进社全可持续发展.

几种常见的新能源: 
(1)车用乙醇汽油
将乙醇液体中含有的水进一步除去,再添加适量的变性剂可形成变性燃料乙醇,将其与汽油以一定的比例混合形成乙醇汽油。酒精中不含氮、硫等元素,因此它完全燃烧后排放的尾气中污染物少,有利于保护环境,所以乙醇汽油是较清浩的能源。掺有10%乙醇的汽油燃烧可使CO排放量减少30%,碳氢化合物排放量减少10%,这种燃料不仅可以节省石油资源和有效地减少汽车尾气的污染,还可以促进农业生产。目前在我国的一城市正在逐步推广使用乙醇汽油。

(2)氢能
①氢气作为未来理想能源的优点
a.氢气的来源广泛,可以由水制得。
b.氢气燃烧的热值比化石燃料高(如下图).大约是汽油热值的二倍。
c.最突出的优点是燃烧产物是水,不污染环境因此氢能源具有广阔的开发前景。
②氢气的性质
a.氢气的物理性质:通常情况下,氢气是无色、无味的气体,难溶于水,密度是0.089g/L,比空气密度小,是最轻的气体。
b.氢气的化学性质:氢气的可燃性:纯净的氢气在空气中能安静地燃烧,这个反应的化学方程式为2H2+O22H2O,现象为:产生淡监色火焰,放山热量氢气的还原性:氢气在加热条下,能跟某些金属氧化物反应,夺取金属氧化物中的O,因此,氢气具有还原性,即能使金属的氧化物失去O而还原为金属,氢气是一种重要的还原剂。
如氢气还原氧化铜:H2+CuOCu+H2O
现象:黑色固体粉末逐渐变为红色,试管内壁有水珠产生。
③氢能源的开发
a. 电解水的方法:消耗电量太多,成本高,不经济,不能大规模地制取氢气。
b. 理想的制氢方法:寻找合适的光分解催化剂,使水在太阳光的照射下分解产生氢气、
④氢气的储存:由于氢气是一种易燃易爆的气体,难液化,储存和运输不方便也不安全。如何储存氢气是氢能源开发研究的又一关键问题。目前,人们发现某些金属合金如Ti—Fe、Ti—Mn、La—Ni等具有储氢功能。其中La—Ni合金在常温、0.152MPa下就能放出氢气,已用于氢能汽车和燃料电池中氢气的储存,新型储氢型合金材料的研制和实际应用对氢能源开发具有重要意义

(3)生物质能
指太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽用之不竭,是一种可再生能源。通常包括木材,森林废弃物,农业废弃物,水生植物,油料植物,工业有机废弃物,动物粪便等。具有可再生性、低污染性、分布广泛、总量丰富等特性。
①沼气是有机物质在厌氧条件下经过微生物发酵而生成的一种可燃性气体,其主要成分是CH4。
②沼气的制取
把秸秆、杂草、人类粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就可以产生甲烷。如图:

③发展沼气的意义:解决农村生活的燃料问题,提高农家肥的肥效。减少污染物的排放,保护环境。

(4)其他的新能源
随着社会对能量的需求量越来越大,化学反应提供的能量已经不能满足人类的需求。目前,人们正在开发和利用的新能源有太阳能、核能、风能、水能、地热能和潮汐能等。
①太阳能:地球上最根本的能源是太阳能。太阳能的利用一是通过集热器进行光热转换,如太阳能热水器.二是通过光电池直接转化为电能,如太阳能电池
②核能:来源于原子核的变化,这类变化叫核反应。核反应过程中由于原子核的变化,而伴随着巨大的能量变化,所以核能也叫原子能。
③风能:利用风力进行发电、扬帆助航等技术,也是一种可以再生的清洁能源
④地热能:地壳深处的温度比地面高得多,利用地下热量也时进行发电
⑤海洋能:在地球与长阳、月亮等的相互作用下海水不停地运动。站在海滩上,可以看到滚滚海浪,在其中蕴藏着潮汐能、波浪能、温差能,这些能量总称海洋能。


沼气与天然气的区别:
沼气和天然气的主要成分一样,都是CH4,但沼气并不是天然气。天然气是化石能源,属于不可再生能源,沼气是可再生能源。

节能:
(1)解决人类能源短缺的途径
①节约能源;
②开发利用新能源,

(2)节约能源的途径
①充分燃烧燃料:如使煤粉碎或气化后燃烧;
②充分利用热能:如综合利用;
③变废物为能源:如沼气。

(3)节能标志

中国节能标志由“energy”的第一个字母e构成一个圆形图案,中间包含了一个变形的汉字“节”.寓意为 “节能”。缺口的外圆又构成“China”的第1个字母 “C”.“节”的上半部分简化成一段古长城的形状,与下半部构成一个烽火台的图案,一起象征着中国。“节” 的下部又是“能”的汉语拼音第1个字母“N”,整个图案中包含了中英文,有利于与国际接轨。
可燃冰:
   可燃冰是甲烷水合物,外观像冰。它由甲烷分子和水分子组成,还含有少量二氧化碳等其他气体。可燃冰在低温高压条件下形成,1体积可燃冰可储载100 一200倍体积的甲烷气体,具有能量高、热值大等优点。目前发现的可燃冰储量大约是化石燃料总和的2 倍,它将成为替代化石燃料的新能源。但是,可燃冰埋藏于海底的岩石中,目前开采在技术上还存在很大困难。如果在开采时甲烷气体大量泄漏到大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。

燃料电池:

    燃料电池是一种化学电池,它将物质发生化学反应时释放出的能量直接转变为电能。燃料电池与普通化学电池不一样,它工作时需要外界连续地向其供给燃料和氧化剂。正是由于它是把燃料进行化学反应释放出的能量变为电能输出,所以被称为燃料电池-- 燃料电池在结构上与蓄电池相似,由正极、负极和电解液组成.两极多是由钦、镍等惰性微孔材料制成,它们确利于气体燃料及空气或氧气通过,但不参与化学反应。以氢氧燃料电池为例,电池工作时,从负极将氢气输送进去,从正极将氧气输送进去,氢气和氧气在电池内部发生电化学反应,使燃料的化学能转变为电能。除了氢气,甲烷、煤气等也可作为燃料电池的燃料。目前。已研制成功铝空气燃料电池,它是用纯铝作负极,空气作正极,铝空气电池可以代替汽油提供汽车动力,这种电池还能用于收音机、照明设备、野营炊具、野外作业工具等。燃料电池具有能量转化率高,对环境污染小,工作时安静且无机械磨损等许多优点,在汽车、通信等许多方面得到了应用。

氢能源循环体系:
     下图是一种最理想的氧能源循环体系,太阳能和水是用之不竭的,而且价格低廉。极需研究的是寻找合适的光分解催化剂,它能在光照下使水的分解速率加快。当然,氢发电机的反应器和燃料电池也是需要研究的领域。实现这一良性循环.将使人类可以各取所需地消耗电能。


太阳能的利用方式:
日前太阳能的利用方式是光热转换和光电转换两种方式。
(1)光热转换方式
太阳能的热利用是通过集热器进行光热转化的,集热器也就是太阳能热水器。它的板芯由涂了吸热材料的铜片制成,封装存玻璃钢外壳中。铜片只是导热体,进行光热转化的是吸热涂层,这是特殊的有机高分子化合物。封装材料也很讲究,既要有高透光率,又要有良好的绝热性:随涂层、材料、封装技术和热水器的结构设计等不同,终端使用温岌较低的在200℃以下,可供生活热水、取暖等;中等温在存200~800℃之间,可供烹调、工业用热等;高温的可达800℃以上。可以供发电站使用。20世纪70年代石油危机之后,这类热水器曾有蓬勃发展,特别是在美国、以色列、日本、澳人利亚等国家,安装家用太阳能热水器的件它很多 (1()%~35%)。20世纪80年在美国已建成若干示范性的太阳能热发电站,用特殊的抛物面反光镜聚集热量获得高温蒸汽送到发电机进行发电。

(2)光电转换方式
太阳能也可通过光电池直接变成电能,这就是太阳能电池。其具有安全可靠、无噪、无污染、:不需燃料、无需架设输电网、规模可大叫可小等优点,但需要占用较大的面积。因此比较适合阳光充足的边远地区的农牧民或边防部队使用。已有使用价值的光电池种类不少.如多晶硅(Si蜥)、单晶硅(掺入少量硼、砷)、碲化镉 (cdTe)、础化铜钢(culnSe)等都是制造光电池的半导体材料,它们能吸收光子使电子定向流动而形成电流光电池应用范围很广,大的可用于微波中继站、卫星地面站、农村电话系统,小的可用于太阳能手表、太阳能计算器、太阳能充电器等,这些产品已有广大市场。

有关能源的几种常见概念:
(1)一级和二级能源
一级能源是直接开采或直接被利用的能源.如煤、石油、天然气、水能等
二级能源是由一级能源转化产生的能源,如水电、火电、酒精等汽油、柴油等石油产品都是由石油分馏产生的,因此属于二级能源

(2)绿色能源和清洁能源
绿色能是指对环境无影或影响很小的能源:如:电能、光能、潮汐能、氢能等
清洁能源是指使用时不产生污染环境的物质,但产物排放过多会对环境有影响的能源,如乙醇、甲烷等燃料燃烧产生的CO2,空气中CO2过多会产生温室效应

(3)可再生能源和不可再生能源
通过大自燃的循环可不断转化的能源称为可再生能源。如水能、氢能、乙醇等,要通过几百万年才能形成的能源、用一点少一点,这样的能源称为不可再生能源.如化石燃料

(4)化学能、物理能、核能
化学能:通过化学反应中获得的能量,如化石燃料和其他燃料燃烧产生的能量。
物理能:不通过化学反应直接获得的能量.如水能、地热能、潮汐能、风能。
核能:通过原子核变化获得的能量,如原子弹、氢弹爆炸释放的能量,核反应堆中产生的能量。
概念:
原子结构示意图(如图)是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。小圈和圈内的数字表示原子核和核内质子数,弧线表示电子层,弧线上的数字表示该层的电子数。

 原子结构示意图及各部分的含义:


前20号元素的原子结构示意图:


离子的定义:
带电的原子或原子团叫离子。

离子的分类:

阳离子:带正电荷的原子或原子团,如:K+、NH4+
阴离子:带负电荷的原子或原子团,如:Cl-、SO42-。

 离子的形成(以Na+、Cl-的形成为例) :
①钠在氯气中燃烧生成氯化钠:2Na+Cl22NaCl。钠与氯气反应时,每个钠原子失去1个电子形成钠离子(Na+),每个氯原子得到1个电子形成氯离子(Cl-),Na+与Cl-由于静电作用而结合成化合物氯化钠(NaCl)


②从原子结构示意图分析Na+,Cl-的形成过程:


离子的表示方法——离子符号
在元素符号的右上角用“+”,“-”号表示离子的电性,数字表示离子所带的电荷,先写数字后写正负号,当数字为1 时,省略不谢。如Na+,Cl-,Mg2+,O2-

原子团:
①有一些物质如Ca(OH)2,CaCO3等,它们中的一些原子集团如OH-、CO32-,常作为一个整体参加反应,这样的原子集团,叫做原子团,又叫做根。

②命名:原子团不能独立稳定地存在,它是物质 “分子”组成的一部分。
初中化学中的原子团除铵根 (NH4+)在化学式前面部分外,其他原子团在化学式的后一部分一般命名“xx根”,
如下面画线部分为原子团: NH4Cl(铵根)Na2CO3(碳酸根)K2SO4(硫酸根)NaOH(氢氧根)KNO3(硝酸根)KMnO4(高锰酸根)K2MnO4(锰酸根)KClO3(氯酸根) NH4NO3(铵根,硝酸根)
其他原子团有:SO32-(亚硫酸根)、NO2-(亚硝酸根),HSO3-(亚硫酸氢根),H2PO4-(磷酸二氢根)等。

关系式:
阳离子所带正电荷数=原子失去电子数=质子数-核外电子数
阴离子所带负电荷数=原子得到电子数=核外电子数-质子数
概念:
用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子,叫做化学式。如可用O2,H2O,MgO分别表示氧气、水、氧化镁的化学式。

对概念的理解:
(1)混合物不能用化学式表示,只有纯净物才能用化学式表示。
(2)每一种纯净物只有一个化学式,但一个化学式有可能用来表示不同的物质。如氧气的化学式是O2,没有别的式子再能表示氧气;P既是红磷的化学式,也是白磷的化学式。
(3)纯净物的化学式不能臆造,化学式可通过以下途径确定:
①科学家通过进行精确的定量实验,测定纯净物中各元素的质量比,再经计算得出。
②已经确定存在的物质可根据化合价写出。

书写规则:
1.单质化学式的写法:
首先写出组成单质的元素符号,再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。稀有气体是由原子直接构成的,通常就用元素符号来表示它们的化学式。金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂,习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。
2.化合物化学式的写法:
首先按正前负后的顺序写出组成化合物的所有元素符号,然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。一定顺序通常是指:氧元素与另一元素组成的化合物,一般要把氧元素符号写在右边;氢元素与另一元素组成的化合物,一般要把氢元素符号写在左边;金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物,一般要把非金属元素符号写在右边。直接由离子构成的化合物,其化学式常用其离子最简单整数比表示。

化学式的读法:

一般是从右向左叫做“某化某”,如“CuO”叫氧化铜。当一个分子中原子个数不止一个时,还要指出一个分子里元素的原子个数,如“P2O5”叫五氧化二磷。有带酸的原子团要读成“某酸某”如“CuSO4”叫硫酸铜,还有的要读“氢氧化某”,如“NaOH”叫氢氧化钠。“氢氧化某”是碱类物质,电离出来的负电荷只有氢氧根离子。

化学式的意义:
(1)由分子构成的物质
化学式的含义 以H2O为例
质的含义 宏观 ①表示一种物质
②表示物质的元素组成
①表示水
②表示水是由氢、氧两种元素组成的
微观 ①表示物质的一个分子
②表示组成物质每个分子的原子种类和数目
③表示物质的一个分子中的原子总数
①表示一个水分子
②表示一个水分子是由两个氧原子和一个氧原子构成的
③表示一个水分子中含有三个原子
量的含义 ①表示物质的相对分子质量
②表示组成物质的各元素的质量比
③表示物质中各元素的质量分数
①H2O的相对分子质R =18
②H2O中氢元素和氧元素质量比为1:8
③H2O中氢元素的质量分数=100%=11.1%

(2)由原子构成的物质(以Cu为例)
宏观:
表示该物质:铜
表示该物质由什么元素组成:铜由铜元素组成
微观:表示该物质的一个原子—一个铜原子。

化学式和化合价的关系:
(1)根据化学式求化合价
①已知物质的化学式,根据化合价中各元素的正负化合价代数和为0的原则确定元素的化合价。
标出已知、未知化合价:
列出式子求解:(+1)×2+x×1+(-2)×3=0 x=+4
②根据化合价原则,判断化学式的正误,如判断化学式KCO3是否正确
标出元素或原子团的化合价
计算正负化合价代数和是否为0:(+1)×1+(-2)×1=-1≠0,所以给出的化学式是错误的,正确的为K2CO3
③根据化合价原则,计算原子团中某元素的化合价,如计算NH4+中氮元素的化合价和H2PO4-(磷酸二氢根)中磷元素的化合价。
由于NH4+带一个单位的正电荷,不是电中性的,因此各元素的化合价代数和不为多,而是等于+1. 设氮元素的化合价为x
x+(+1)×4=+1 x=-3
所以在NH4+中,氮元素的化合价为-3. 同理H2PO4-带一个单位的负电荷、不是电中性的、因此各元素的化合价代数和不为零,而是-1.
设磷元素的化合价为y
(+1)×2+y+(-2)×4=-1 y=+5 所以在H2PO4-中磷元素的化合价为+5.
④根据化合价原则,确定物质按化合价的排序。如H2S,S,SO2,H2SO4四种物质中均含有硫元素,并且硫元素的化合价在四种物质中分别为:-2,0, +4,+6,故这四种物质是按硫元素的化合价由低到高的顺序排列的。

(2)根据化合价写化学式
根据化合物中化合价的代数和等于0的原则,已知元素的化合价可以推求实际存在物质的化学式,主要方法有两种:
①最小公倍数法

步骤 举例
一般把正价元素的符号(或原子团)写在左边,负价元素的符号(或原子团)写在右边,并把化合价写在元素符号(或原子团)的正上方
求出两种元素化合价绝对位的最小公倍数,然后求出每种元素的原子个数= 因为|-2|×|+3|=6,所以Al原子个数为6/3=2,O原子个数=6/2=3
将原子个数写在相应元素符号的正下角 Al2O3
检验各种元素正负化合价的代数和是否为0,确定化学式的正确性 (+3)×2+(-2)×3=0,所以该化学式正确。
②交叉法
步骤 例1 硫酸铜 例2 氧化钙
排列 分析名称,确定元素符号(或原子团)的顺序 铝 硫酸根
Al  SO4
钙 氧
Ca  O
标价 标上化合价  、  、
约简 将化合价的绝对值约成最简整数比  、
交叉 将整数交叉写在元素符号(或原子团)的右下角
检验 根据正负化合价代数和是否为0,检验正误 (+3)×2+(-2)×3=0 (+2)+(-2)=0

确定化学式的几种方法:
1. 根据化合价规则确定化学式
例1:若A元素的化合价为+m,B元素的化合价为-n,已知m与n都为质数,求A,B两元素化合后的物质的化学式。
解析:由题意知正、负化合价的最小公倍数为m ·n,A的原子个数为(m·n)/m=n,B的原子个数为 (m·n)/n=m
答案:所求化学式为AnBm.

2. 根据质量守恒定律确定化学式
例2:根据反应方程式2XY+Y2==2Z,确定Z 的化学式
解析:根据质量守恒定律,反应前后原子种类不变,原子数目没有增减,反应前有两个X原子,四个Y原子,则两个Z分子含有两个X原子和四个Y原子。
答案:z的化学式为XY2

3. 利用原子结构特征确定化学式
例3:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,求X、Y两元素所形成的化合物的化学式。
解析:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,X原子易得1个电子,Y原子易失2个电子,根据电子得失相等可求化合物的化学式为YX2

4.利用元素质量比确定化学式:
例4:有一氮的氧化物,氮、氧两元素的质量比为7: 4,求此氧化物的化学式。
解析:设此氧化物的化学式为NxOy,根据xN:yO =7:4 得14x:16y=7:4,即x:y=2:1。
答案:所求氧化物的化学式为N2O。

5. 利用化学式中所含原子数、电子数确定化学式
例5:某氮氧化合物分子中含有3个原子,23个电子,求此化合物的化学式。
解析:设此化合物的化学式为NxOy,则
x+y=3
7x+8y=23
解得x=1,y=2
答案:所求化学式NO2

利用化学式的变形比较元素的原子个数:

例:质量相等的SO2和SO3分子中,所含氧原子的个数比为?
解析:SO2的相对分子质量为64,SO3的相对分子质量为80,二者的最小公倍数是320,二者相对分子质量相等时物质的质量相同,转化为分子个数SO2 为320/64=5,SO3为320/80=4,即5SO2与4SO3质量相同,所以含氧原子的个数比为(5×2):(4×3)=10:12=5:6。
四、利用守恒法进行化学式计算:
例:由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质构成的混合物中,硫元素的质量分数为32%,则混合物中氧元素的质量分数为?
 解析:在Na2S,Na2SO3,Na2SO4中,钠原子与硫原子的个数比是恒定的,都是2:1,因而混合物中钠、硫元素的质量比(或质量分数比)也是恒定的。设混合物中钠元素的质量分数为x,可建立如下关系式。
Na ——S
46  32
x   32%
46/32=x/32%
解得x=46%
混合物中氧元素的质量分数为1-32%-46%=22%。

利用平均值法判断混合物的组成

找出混合物中各组分的平均值(包括平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等),再根据数学上的平均值原理,此平均值总是介于组成中对应值的最大值与最小值之间,由此对混合物的组分进行推理判断。
例:某气休可能由初中化学中常见的一种或多种气体组成,经测定其中只含C,O两种元素,其质量比为3:8,则该气体可能是?
解析:由题给条件知,该气体只含C,O两种元素,而这两种元素组成的气体可能是CO2、CO,O2。CO2中C,O两种元素的质量比是3:8,CO中C,O两种元素的质量比是3:4,O2中C,O两种元素的质量比是0 (因C的质量为0)。题中给出该气体中C,O两种元素的质量比是3:8,故符合题意的气体组成为:CO2或 CO,O2或CO,O2,CO2。

利用关系式法解题技巧:
关系式法是根据化学式所包含的各种比例关系,找出已知量之间的比例关系,直接列比例式进行计算的方法。
例: 多少克(NH4)2SO4与42.4g尿素CO(NH2)2所含的氮元素质量相等?
设与42.4g尿素中所含氮元素质量相等的(NH4)2SO4的质量为x
(NH4)2SO4——2N——CO(NH2)2
  132         60
   x         42.4g
132/x=60/42.4g
x=93.28
化学式前和化学式中数字的含义:
①化学式前面的数字表示粒子(原子、分子)数目;
②离子符号前的数字表示离子的数目;
③化学式石一下角的数字表示该粒子中对应原子或原子团的数目;
④离子符号右上角的数字表示该离子所带电荷数。

定义:
木炭、活性炭、炭黑、焦炭是由石墨的微小晶体和少址杂质构成的,均属混合物。没有固定的几何外形,所以称为无定形碳。
无定形碳的物理性质、主要用途及制法
物理性质 用途 制法
木炭 灰黑色多孔固体 制黑火药。制活性炭,制炭笔,吸附色素 木材隔绝空气加强热
活性炭 黑色粉末或颗粒状固体 净化多种气体和液体,制作防毒面具,使溶液脱色 木炭在高温下用水蒸气处理
炭黑 黑色粉末状固体 制造油墨、油漆、鞋油、颜料、墨汁及橡胶制品的填料 含碳物质不完全燃烧
焦炭 浅灰色多孔固体,质地坚硬 作燃料,作冶金工业还原剂 烟煤隔绝空气条件下加强热制得

木炭、活性炭的吸附作用:
     木炭、活性炭因具有疏松多孔的结构,表面积很大,所以吸附能力很强,吸附时被吸附物(有色液体、有毒气体等)吸附在其表面(细孔管道内),这个过程是物理变化。木炭、活性炭的吸附性属于物理性质。活性炭是木炭经过水蒸气高温处理得到的,它具有很大的表面积,因此活性炭的吸附能力比木炭强。
酸的用途很广泛:
1. 盐酸:用于金属表面除锈,制造药物等,人体胃液中含有盐酸帮助消化。

2. 硫酸:用于生产化肥、农药、火药、染料以及冶炼金属、精炼石油等;实验室常用作干燥剂。

3. 硝酸:主要应用于制造化肥,以及硝酸盐工业。

4. 醋酸:生活中既可作食品调味,也可用于清洗热水瓶内水垢。

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



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