初三化学专题化学与STS专题

第1页共20页初三化学专题化学与STS专题一、知识要点STS是“科学（Science）”、“技术（Technology）”和“社会（Society）”的英文缩写，日常生活中有关化学的知识可分成：环境与化学；材料与化学；能源与化学；生命与化学。(一)环境与化学环境污染主要包括大气污染、水污染、土壤污染、食品污染等。此外，还包括固体废弃物、放射性、噪声等污染。1、大气污染及防治当今世界三大环境问题——酸雨、臭氧层衰竭和温室效应都是由大气污染造成的。大气中的污染物，固态的有粉尘和飘尘，气态的主要有硫化物、一氧化碳、氮氧化物和氟氯烃。硫的氧化物主要有二氧化硫和三氧化硫，其中大部分来自含硫化石燃料，有色金属冶炼厂和硫酸厂也要排放相当数量硫的氧化物。一氧化碳主要是燃料的不完全燃烧的产物。对大气污染的氮的氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮，大部分来自燃料燃烧，包括汽车排放的废气。氟氯烃来自于制冷剂氟里昂，其主要的影响是破坏大气层中的臭氧层。酸雨里含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，通常是以硫酸为主。酸雨中的硫酸和硝酸主要来自人为排放的二氧化硫和氮的氧化物。煤、石油燃烧和金属冶炼中释放到大气里的二氧化硫，通过适当的反应生成硫酸。酸雨被看作是全球性的一个重大环境问题(又叫空中死神)，因为它对生物、土壤、建筑物等危害很大。容易导致生物枯死，土壤酸化，建筑物腐蚀。对酸雨的防治有以下措施：(1)减少二氧化硫的排放量。采用脱硫技术或用石灰浆、石灰石在烟气吸收塔内脱硫。(2)调整民用燃料结构，实现燃料气体化。(3)减少烟道气中氮氧化物的排放量，把氮的氧化物转化成氮气。(4)加强对汽车尾气的控制。在尾气的处理中，对于废气中的酸性气体，可用碱性试剂如氨水、Na2CO3、或NaOH溶液、石灰乳等作为吸收剂。例如，硫酸厂用氨水吸收尾气中的SO2，硝酸厂用NaOH溶液吸收尾气中的NO和NO2。反应的化学方程式为：SO2+2NH3·H2O==(NH4)2SO3(NH4)2SO3+SO2+H2O==2NH4HSO3NO+NO2+2NaOH==2NaNO2+H2O大量使用氟里昂是破坏臭氧层的主要原因，臭氧层被大量损耗后，吸收紫外线辐射的能力大大减弱，皮肤癌患者将会增加；此外紫外线还会损伤角膜和晶状体，引起白内障、晶体变形等；紫外线增强，会引起虾、蟹幼体和贝类大量死亡，还会削弱光合作用，妨碍农作物和树木的正常生长。第2页共20页温室效应使地球表面的平均温度升高，主要原因是二氧化碳含量大大增加，严重时就会破坏生态平衡，使海平面上升，降水量增多形成洪水等灾害。必须从改变燃料结构着手，发展太阳能、核能替代矿物燃料，增加地面绿化，有效地增强光合作用。2、水污染及防治水的污染通常是指人为原因造成的水质恶化，降低水的使用价值。水体污染源主要是化学物质，如①耗氧有机物，主要包括：糖类、蛋白质、脂肪、纤维素。它们来自于生活污水、肉类加工废水、食品、造纸、印染、制革、石油化工等工业废水。②难降解的有机污染物如：有机农药、合成高分子化合物、塑料、橡胶、纤维等。工业废水中的重金属如：汞、镉、铅、铬、铜，还有砷，其中有一些是致癌物质。③氮、磷等化肥和造纸、制糖等工业废水，以及大量使用含磷洗涤剂的生活污水中，存在大量的氮磷导致水质富营养化。江河湖泊出现富营养化现象称为“水华”，在近海地区称为“赤潮”。在发生“赤潮”或“水华”的水域里，一些浮游生物暴发性繁殖，使水变成红色，因此叫做“赤潮”。这些藻类有恶臭，有毒，鱼类不能食用。藻类遮蔽阳光，使水底生物因光合作用受到阻碍而死去。这些死去的生物腐败后又放出氮磷等营养物质，再供藻类使用。这样，年长月久，造成恶性循环。水污染的防治，主要解决好污染源的问题，一、是综合治理工业生产中产生的三废，对废水、废气、废渣要综合利用；二、是对城市生活污水要集中处理，不能随意排放。三、是在农业生产中要合理使用农药和化肥。水的净化和污水处理技术大致归纳为三类：(1)物理方法：主要有沉淀、上浮、浮选、分离、过滤、蒸发、结晶等等。(2)化学方法：主要有中和、氧化、还原、置换、离子交换等。(3)生物方法：主要有好气生物处理和厌气生物处理。(二)、能源与化学1、常规能源——矿物燃料常规性能源主要为矿物燃料的煤、石油、天然气等。煤在国民经济中占有很重要的地位，被称为“黑色的金子”、“现代工业的粮食”。它是由有机物和无机物组成的复杂混合物，主要含有C元素。煤的主要加工方式是把它隔绝空气加热，使其分解生成焦炭、煤焦油和焦炉气等。焦炭是冶金工业的重要原料，煤焦油是重要的化工原料，而焦炉气则是重要的燃料。在加工煤炭以及使用煤作燃料的过程中，对于所产生的煤灰、煤渣、“废气”、“废液”都应加以合理的处理和利用，一定要做到消除污染，保护环境。石油被称为“现代工业的血液”，也是一种混合物，主要含有碳、氢两种元素，同时还有少量的S、O、N等元素。因其成分复杂，很少直接使用，一般须进行炼制，通过炼制可以获得汽油、煤油、柴油等燃料和各种机器所需的润滑油以及许多气态烃等产品。在大力发展石油工业的过程中，我们必须高度重视石油炼制、石油化工等工业产生的“废水”、“废气”和“废渣”以及海底采油、油船运输第3页共20页等对大气、地面和江河湖海的污染。天然气是当今世界上最重要的气体矿物燃料，主要成分为甲烷，是蕴藏在地下的一种重要能源。也是一种污染比较小的燃料。2、绿色能源——太阳能太阳能是个巨大的能源，可以通过四个渠道被人类利用：(1)通过大气和水分的升腾循环，再通过风、流水、波浪、海流等以风能、水能等形式表现出来。(2)被海洋吸收，成为海洋内能，再以潮汐能的形式释放出来。(3)通过植物的光合作用把太阳能转化和储存起来，再以草木、沼气、煤、石油、天然气等燃料的形式释放出来。(4)通过转换成电能被人们直接使用，如：太阳能照相机，太阳能电话，太阳能冰箱，太阳能电视机，太阳能住宅。3、其它能源——氢能、核能氢气作为正在崛起的新型能源，引起人们的高度重视。其主要的优点在于：(1)矿物资源是有限的，而氢气可以用水作原料来制取，有广泛的来源。(2)氢气燃烧时放出的热量多，每千克氢气燃烧发热量高达143000千焦，为同质量汽油的三倍。(3)氢气燃烧的产物是水，对环境无污染，是一种清洁能源。发展氢能源还需要解决如何廉价、大量地制备氢气及如何安全贮存、运输氢气等问题。核能是现代人类社会高度进步的象征，也是一种洁净的能源。其优点主要有：(1)干净并相对安全。(2)核燃料资源丰富。海水中氘的储量达45万亿吨，作为能量资源，可供人类使用上百亿年。(3)核燃料量小，可缓解交通运输的紧张。(4)成本低，经济合算。世界上第一座核电站建于前苏联的奥布宁期克，于1954年6月27日投产运行，其热功率为3万千瓦。我国第一座自行设计建造的秦山核电站于1991年12月15日发电，功率为30万千瓦。(三)、生命与化学1、食品与化学人类的食物包含六大营养要素：糖类、脂类、蛋白质、维生素、无机盐和水。从食品的化学组成来看，食品中含量最多的营养成分是碳水化合物、蛋白质、油脂，这三种营养成分对营养的作用是最直接的，并都能产生热能，在营养学中称为“三大营养成分”。保健食品又称功能性食品，系指具有特定保健功能的食品，即适用于特定人群食用，具有调节机体功能，不以治病为目的的食品。该类食品，除具有营养功能，还具有感觉功能和调节生理活动功能，在欧美国家称“健康食品”、“营养食品”。保健食品含有多种生理活性物质如：微量活性元素、不饱和脂肪酸和磷脂、乳酸菌类。食品添加剂是指食品在生产、加工、贮存过程中，为了改良食品品质及其色香味，改变食品结构，防止食品氧化、腐败、变质和为了加工工艺需要而加入食品中的化学合成物质或天然物质。大多数食品添加剂只要在其最大无毒副作用的范围内都可放心使用，如：味精(成第4页共20页分为谷氨酸钠)。有一些食品添加剂虽允许使用，但对人体有一定的危害，如：制作火腿、腊肉和香肠用的亚硝酸钠是一种较强的致癌物质，但至今也没有理想的代用品，所以仍允许限量使用。过氧化氢(双氧水)H2O2具有杀菌和漂白作用，常用于牛奶保鲜，然而据研究H2O2也有致癌的作用。再有用于生产面包、饼干、鱼肉制品的KBrO3(溴酸钾)，甜味剂糖精，食品着色剂也有致癌致畸作用，应尽量少用或少食含有此类添加剂的食品。2、微量元素与人体健康人体中有25种必需元素，按其含量的多少可分为常量和微量元素，常量元素占人体质量的95％，共有11种：C、H、O、N、P、S、Na、K、Ca、Mg、C1。必需的微量元素有14种：Fe、Zn、Cu、Mn、B、Mo、Co、Se、A1、V、Ce、F、I、Si微量元素对人体健康有着十分重要的作用，如：锌：主要分布在眼睛、头发、肝、肾、血液、皮肤中。人体缺锌生长缓慢，性成熟推迟，味觉及嗅觉改变。锌铜比值失衡时，容易患冠心病，引起心肌梗塞。碘：主要存在于人体的甲状腺中，缺碘导致智力障碍。食用加碘盐，主要为KIO3，吃含碘丰富的食品可以预防一些疾病。铁：主要存在于人体中红细胞的血红蛋白中，人体缺铁就会引起贫血症。硒，在人体内能起某些酶和加强另外一些酶的作用，能清除代谢废物和其它有害物质，缺少硒可导致人体的抵抗能力下降，易患多种慢性疾病。氟，可以保护牙齿，预防龋齿。钼：是大脑必须的七种微量元素之一，具有固氮的功能，它是一种抗癌元素，许多癌病如食管癌、肝癌、直肠癌、乳腺癌与缺钼有关。3、人体中几种重要的化学物质(1)盐酸：存在于胃液中，人们所说的胃酸其成分主要就是盐酸，通常人体胃内pH范围为1.2~3.0。其作用是激活胃蛋白酶元，使之转变成有活性的胃蛋白酶，并提供适宜的酸性环境。但胃酸过多，对胃和十二指肠粘膜有侵蚀作用，可服用碳酸氢钠或氢氧化铝药剂。(2)磷酸：人体内磷酸主要以磷脂和核苷酸形式存在，脑中的磷脂供给大脑活动所需的巨大能量，在脑中磷的含量为脑总重量的0．3％，科学家称磷为思维元素。“可乐”中有较多的磷酸和咖啡因，pH为2.4~2.5，酸性较强，但不宜多喝。体内磷酸较多时，会造成磷酸根过多，影响钙的代谢，破坏体内骨钙和血钙的平衡，可发生骨质软化和骨质疏松。(3)脑黄金：在人的大脑中有一种高度不饱和脂肪酸——二十二碳六烯酸(DHA)，它是海洋生物特有的活性物质，人们称其为“脑黄金”。如果DHA不足，就会导致感觉能力和学习能力下降。可以通过多食用一些海产品如贝类、鱼类获得。(4)NO—“明星分子”：NO分子给工农业生产、高新技术带来了很大福音。它被广泛应用于制造硝酸、肥料和炸药。在自然界一氧化氮可以通过氮气和氧气在闪电的情况下产生，第5页共20页N2+O22NO。在空气中NO继续转化为二氧化氮，2NO+O2==2NO2，NO2与水蒸气结合转化成硝酸并降落至地表面形成硝酸盐，被植物所吸收。NO分子在生物学方面有独特的功能，对血管扩张、免疫、增强记忆有着十分重要的作用。在生理状态下，NO能维持器官血流量的相对稳定，使血管具有自身调节作用。脑内形成的NO可以减少中枢交感神经紧张性，借此参与动脉血压的调节。心血管疾病患者服用硝化甘油后即能在人体内产生NO，使病情得到控制。另外NO在体温调节、神经破坏和保护方面都起着重要的作用。(四)、材料与化学1、衣用纤维纤维是指凡具备或可以保持长度大于本身直径100倍的均匀线条或丝状的线型高分子材料。可以分为天然纤维和化学纤维两类，天然纤维又可分为动物纤维(如毛、丝)和植物纤维(如棉、麻等)；化学纤维又可分为人造纤维(天然的植物纤维经化学处理的再生纤维)和合成纤维(如锦纶、涤纶、腈纶、丙纶等)。2、新型无机非金属材料高温结构陶瓷如氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷，具有耐高温、不怕氧化、耐酸碱腐蚀、强度大、密度小等特点。可以利用它来制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环、永久性模具等。光导纤维是一种能高质量传导光的玻璃纤维，光缆即是由许多根光纤经过技术处理绕在一起。利用光缆通讯，能同时传输大量信息。光纤还可用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控、照明等。3、有机高分子材料三大有机合成高分子材料有合成橡胶、合成塑料、合成纤维，象有机硅，液晶都是有机