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2012人教版新课标九年级化学下册(8-12单元)教学案

发布时间:2013-10-05 10:05:09  

第八单《 金属和金属材料》

课题1 金属材料(两课时)

[教学目标]

1.知识与技能

(1)认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

(2)了解常见金属的物理性质。

(3)了解物质的性质与用途的关系。

2.过程与方法

(1)学习运用观察、实验等方法获取信息。

(2)学习运用比较、分析、归纳等方法对获取的信息进行加工。

3.情感态度与价值观

(1)进一步培养对生活中化学现象的好奇心和探究欲,激发学习化学的兴趣。

(2)树立事物是普遍联系的观点,逐步形成合理使用物质的观念。

(3)树立为社会进步而学习化学的志向。

[教学重点]

1.金属材料的物理性质。

2.物质性质与用途的关系。

[教学难点]

1.培养学生运用探究方法得出相关结论的能力。

2.提高学生综合分析问题的能力。

[教学方法]

创没情境→实验探究→得出结论→联系实际→拓展视野→发挥想象→提高兴趣。

[教具准备]

1

教师用具:投影仪、金属制品(如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等)、金属制品的挂图(如飞机、坦克、轮船等)、铁架台(带铁圈)、铁片、酒精灯、绿豆粒大小的焊锡、锡、铅、火柴等。

学生用具:大小形状相同的铁片、铜片、铝片,干电池,小灯泡,导线,酒精灯,火柴,砂纸,黄铜,铜,与钛有关的资料和新型合金的资料(内容见教学过程)。

[课时安排]

2课时

第一课时:常见金属的物理性质和用途。

第二课时:合金。

教学过程

第一课时

[学习情景]展示金属制品(如曲别针、铝箔、铜丝、水龙头等)和金属制品的图片(如飞机、坦克、轮船等)。

[介绍]以上这些实物或图片中的物质都是由金属材料制成的。金属材料包括纯金属以及它们的合金。

[设问]看到这些实物或图片,你想到了什么?

[学生发表感想]如:1.想到金属与人类的生活、生产关系密切。

2.感到金属在各个领域都有广泛的用途。

3.想要知道它们是由什么金属制成的。

4.想知道制造不同的东西根据什么选用金属。

[新课引入]通过大家刚才的发言,可以看出大家对金属材料的重要性有了一定的认识,而且也对它们很感兴趣,当然也有很多疑问。本单元我们就来学习金属和金属材料。

[板书]第八单元 金属和金属材料

课题1 金属材料

[设问]根据你的生活经验,你所知道的金属有哪些?我们最常见的金属又有哪些呢?

2

[学生回答、交流]

[小结]金属的种类有很多,而我们最常见的金属是铁、铝和铜。

[讲解]铜和铁是人类使用较早的金属,我国劳动人民在商代就制造出精美的青铜器,春秋战国时期就会冶铁和炼钢。〔与学生一起欣赏第2页的两幅图〕铝的利用要比铜和铁晚得多,那仅仅是100多年前的事情。但由于铝的密度小和具有抗腐蚀等优良性能,现在世界上铝的年产量已超过了铜,位于铁之后,居第二位。

[过渡]下面,我们就以铜、铝、铁为例,来对金属的物理性质进行探讨。

[板书]一、金属的物理性质

[活动与探究]

请学生取三块同样大小的铜片、铝片和铁片,进行探究。

(可投影打出探究内容和步骤)

1.观察它们的颜色和光泽。然后用细砂纸打磨,再观察它们的颜色和光泽。

2.感觉一下它们的质量大小,由此判断它们的密度大小。

3.试试它们是否容易被弯曲、折断,并感觉一下它们的硬度。

4.用手拿着金属片的一端,在酒精灯上方烘烤它的另一端(注意:时间不要长,防止烫伤),试试它能不能传热。

5. 用电池和小灯泡试试它们能不能导电,并比较灯泡的亮度是否相同。

[学生活动,教师巡视]

[总结、思考,讨论]

[实验1的结论]金属都有颜色、有光泽。

思考:1.常温下,是不是所有的金属都是固体?

2.金属用砂纸打磨前后,其颜色和光泽是否相同?这说明了什么?

[答案]1.常温下汞(即水银)为液态。

2.砂纸打磨后的金属光泽与打磨前不一样,说明这些金属表面可能和某些物质发生反应而使光泽发生了变化。

[设问]金属的颜色和光泽在生活中有什么用途?请举例说明。

3

[回答]可做装饰品。如金、银首饰,金属纽扣等。

[教师补充]春节写对联时所用的“银粉”和涂暖气、水管等管道时常用的涂料——“银漆”,实际上就是铝粉,铝粉的银白色光泽可起到装饰作用。(金屑粉末多数呈黑色,如铁粉、银粉均为黑色)

[反问]写对联或做装饰品时所用的“金粉”是不是真正的金粉?为什么?

[回答]肯定不是!因为金子太昂贵了!

[评价]大家能联系实际回答问题,很好!

[实验2和3的结论]金属不同,其密度、硬度大小也不相同,金属能被弯曲,而且不易折断。

[设问]大家想一想,制造飞机和制造机器底座,对所用金属的密度和硬度会有何要求?

[回答]前者密度要小,后者密度要大;两者为防止变形都需要有较高的硬度。

[设问]实验4说明金属有什么样的通性?该性质决定它们可应用在哪些方面?

[回答]导热性。它们可用作炊具、餐具、热交换器、散热器等。

[追问]炊具加热时有没有被熔化?说明它们的熔点怎么样?

[回答]没有,说明它们的熔点较高。

[教师补充]在制造餐具的材料中,铝、铁制品最多,但需注意人体若摄入铝过量,可能导致大脑迟钝,故餐具最好少用铝,多用铁,因为铁是人体必需的一种元素。

[实验5的结论]金屑具有导电的通性,不同金属的导电能力各不相同。

[介绍]一般来讲,导电性好的金属其导热性也好。

思考:电炉丝是用金属钨制成的,你认为它利用了金属的什么性质?

答案:导电、导热、熔点高的性质。

[学习情景]展示细铁丝、铜丝、铝箔等。

[设问]金属的这种形变说明金属具有什么性质?

[回答]延展性!

4

[教师]对!抽成细丝的性质为延性,打轧成薄片的性质为展性。金属的延展性决定了金属一般具有良好的机械强度。

[过渡]请大家根据以上探讨结果,总结出金属的物理性质,并用简短的语言进行回答。

[学生分组讨论、归纳、总结并汇报]

[教师总结并板书]常温下为固态(除汞外),有颜色和光泽,有良好的导电性、导热性和延展性,熔点较高,密度、硬度因金属的不同而不同。

[设问]物质的性质和用途之间又有什么关系呢?

[回答]物质的性质决定物质的用途。

[过渡]下面是一些常见金属物理性质的比较。

[投影]一些金属物理性质的比较

一些金属物理性质的比较

[教师]请大家根据你的生活经验和表8—1所提供的信息,分组讨论以下问题。

[投影展示]讨论:

1.银的导电性比铜好,为什么电线一般用铜制而不用银制?

2.为什么有的铁制品如水龙头等要镀铬?如果镀金怎么样?

5

3. 为什么灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制?如果用锡制的话,可能会出现什么情况?

4. 为什么菜刀、镰刀,锤子等用铁制而不用铅制?

[学生分组讨论后,由小组代表到前面陈述讨论结果,其他小组可宣布自己的不同答案]

(注意:答案不唯一)

[讨论结果可能有以下一些]

1.电线用铜制而不用银制的理由:(1)银在自然界的含量少,价格昂贵;(2)银的密度大,不易架设。

2.水龙头镀铬,(1)可增加水龙头的硬度,而使其不易变形;(2)不易生锈;(3)镀铬可使水龙头变得美观大方。镀金更好看,更耐腐蚀,但不经济。

3.灯泡里的灯丝用钨制是由于钨有较高的熔点,且易导电。若用锡制的话,灯丝导电产生的热量易使灯丝熔断(因锡的熔点低),从而影响灯泡的寿命。

4.因铁的硬度大于铅;铅的硬度很小,若菜刀、镰刀用铅制,容易券刃;而锤子用铅制,很易变形。

思考:根据以上讨论结果并结合实际思考物质的性质是否是决定其用途的唯一因素?如若不是,你认为还需考虑哪些因素?

[小组讨论,并交流讨论结果]

[教师总结并板书]用途主要由性质决定。还需考虑价格,资源,是否美观,使用是否便利,废料是否容易回收利用和对环境的影响等。

[转折]我们知道,在一切比赛中,当冠军的感觉都是最好的。那么,哪些金属能获得如此殊荣呢?请大家看资料:

[投影]

金属之最

地壳中含量最高的金属元素——铝 人体中含量最高的金属元素——钙 目前世界年产量最高的金属——铁 导电、导热性最好的金属——银 硬度最高的金属——铬 熔点最高的金属——钨

熔点最低的金属——汞 密度最大的金属——锇

6

密度最小的金属——锂

[比一比,赛一赛]你能很快记住它们吗?以小组为单位,比一比,赛一赛,看谁是冠军。

[学生活动]

[小结]通过本节课我们知道,金属的物理性质主要包括颜色、光泽、熔点沸点、硬度、密度、延展性、导电性、导热性等;金属的物理性质可决定金属的一些用途,但这不是唯一的决定因素,即同时还要考虑经济、环境、资源、美观等方面的问题。这也启示我们在看待任何问题时,都不应是孤立的、片面的,而是要从大局出发,权衡利弊,然后再作决定。

[布置作业]习题1、2

请大家在课外查阅有关合金的资料,并把你感兴趣的记录下来。

板书设计

第八单元 金属和金属材料

课题1 金属材料

一、金属的物理性质

常温下为固态(除汞外),有颜色和光泽,有良好的导电性、导热性和延展性,熔点较高,密度、硬度随金属的不同而不同。

用途:主要由性质决定。

还需考虑的因素:价格、资源、是否美观、使用是否便利、废物是否易于回收利用和对环境的影响。

课题1 金属材料(两课时)

第二课时

[学习情景](投影展示以下资料)

7

资料一

在结婚周年纪念日,小俊的爸爸送了一条金项链给妈妈,并温柔地说:“情比金坚。”妈妈高高兴兴地戴上金项链,问道:“真是情比金坚吗?”

给妈妈这样一问,爸爸霎时间不知如何回答,因为他知道金其实并不“坚”,而且十分柔软。反而,一些价钱比金便宜的K金,比金还要“坚硬”呢!

K金是金(gold,Au)混合其他金属而成的合金(alloy)。加入了其他金属后,金便改变了本来的结构,以致不容易扭曲。

你知道18K金是什么意思吗?

金的纯度可以用百分比(percentage)来表示;譬如九九九金表示金的纯度达99.9%。此外,金的纯度也可用免拉(carat)来表示;纯金为24克拉(24-carat gold,24K),而一般K金金饰则是18K。换言之。这些比金还要“坚硬”的18K金里,只有75%是金,而其余25%则是银和铜。

虽然妈妈也知道真金不及K金坚硬,但并不介意。她认为爸爸的心意才是最重要的,而不是纪念品的坚硬程度。

思考1:商店里出售的为什么多是18K金而非纯金?

资料二

超轻雨伞——超越重量极限

夏天到了,除了暑假快要来临外,也是阴晴不定的季节。小丽为人十分谨慎,为了避免给雨淋病,她会经常放一把细小的钢骨雨伞在书包内,以备不时之需。

雨伞虽小,重量可不少啊!这把细小的钢骨雨伞,令小丽“背上加斤”。对于这样的天气,小丽感到既讨厌又无奈。

今天,妈妈到百货公司,为小丽买了一把“超轻雨伞”。这把细小的雨伞,外表和小丽的钢骨雨伞一模一样,可是却轻巧多了!

8

你知道小丽的新雨伞是用什么材料制造的吗?

妈妈新买的“超轻雨伞”是用铝(aluminium,Al)的合金(a11oy)制造的。由于铝合金的密度(density)远比钢为低,所以新买的合金雨伞较钢骨雨伞轻巧。也由于铝合金的坚韧度比铝强,所以铝合金较适合作为雨伞的骨架。

雨伞重量对照表

思考2:小丽用的铝合金雨伞与钢骨雨伞相比有何优点?

思考3:你觉得合金的性质与组成它们的金属相同吗?举例说明。

[学生分组讨论,并交流回答]

思考题答案:

1.若用纯金做装饰品,因其太软而易变形;若做项链,则接口处容易脱钩。

2.铝合金雨伞比钢骨雨伞轻,携带便利。

3.合金的性质与组成它们的金属不同。如金的合金比纯金硬度大,铝的合金比纯铝的坚 [新课引入]上述资料告诉我们,要满足各种不同的需要,仅用纯金属是不够的。为此,人们在生产实践中制造出了许许多多的具有特殊性能的“新型金属材料”——合金。

[板书]二、合金

[设疑]那么,什么是合金?合金的性质与其组分金属有何不同?合金的应用范围怎样?

我们常用的合金有哪些?哪些合金最有前途?

这就是我们本节课所要探讨的内容。

[设问]我们应该怎样定义合金?谈谈你的看法。

[学生发言]1.合金是不纯的金属。

2.合金是掺有其他金属的金属。

3. 两种或两种以上的金属融合在一起形成的金属材料。

9

??

[教师评价]大家善于思考,善于发言,体现了大家强烈的求知欲,希望大家继续发扬这种精神!

[过渡]那么,合金究竟指的什么呢?

[讲解并板书]1. 其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。

[介绍]如我们熟知的钢铁就是一种合金。它实际上是含有少量碳及其他金属的铁,与纯铁相比,钢有许多优良的性能、用处非常大。这就像厨师炒菜时那样,若他们在菜里加入各种调料,便可改善菜的色、香、味,并会使菜的营养价值更高。

[过渡]下面,我们就通过实验来探究合金与组成它们的纯金属性质的差异。

[板书]2.合金与组成它们的金属性质的差异。

[实验探究]

1.比较黄铜片(铜和锌的合金)和铜片、焊锡(锡和铅的合金)和锡的光泽与颜色。

2.将黄铜片和铜片、焊锡和锡互相刻画,比较它们的硬度。

[学生实验后得出结论]

[教师总结并板书](1)合金比其组分金属的颜色鲜艳

(2)合金的硬度大于组成它们的金属

[过渡]合金的熔点与其组分金属相比,又有何特点呢?下面,我们以焊锡为例,进行实验。

[演示实验8—2]取绿豆粒大小的焊锡、锡、铅放在铁片上进行熔化,比较它们的熔点大小。

[设问]由上述实验,可得出什么结论?

[学生回答,教师板书](3)合金的熔点低于组成它们的金属

[补充介绍]我们常用的保险丝就是用武德合金制成的,熔点约为69℃。而组成它的金属铋、铅、锡、镉的熔点分别为271℃、327℃、232℃、321℃。

[讲解]合金与它的组分金属相比,还往往具有较好的抗腐蚀性能。

[板书](4)合金的抗腐蚀能力一般强于各组分金属

10

[设问]能否举例说明?

[回答]如不锈钢就比普通的铁耐腐蚀;铝合金比铝耐腐蚀;黄铜比纯铜具有更好的抗海水腐蚀能力。

[总结]通过以上探究,我们知道合金往往比组成它们的金属具有更好的性能。所以,我们在日常生活、工农业生产和科学研究中使用的金属,大多数属于合金。目前,合金的品种已不下万种,远远超过金属自身的种类(90余种)。合金大大拓宽了金属材料的使用范围和使用价值。 [板书]3.合金比纯金属具有更广泛的用途。

[过渡]下面就是几种常见合金的主要成分、性能和用途。 [投影展示]

常见合金的主要成分、性能和用途

11

讨论:根据上表,你将选用什么合金来制造下列物品?说明理由。

(1)飞机 (2)防盗门 (3)衣架 (4)钱币 (5)刀具

[学生分组讨论,并交流讨论结果]

(注:以上讨论题为开放性试题,只要理由充分即可)

[教师就学生的回答进行总结、评价。可从性能、成本、资源、是否使用便利等方面予以评价]

[过渡]合金在人类生活和生产中具有极为广泛的应用,尤其是在科学技术日益发展的今天,新的金属和合金一直在被不断的发现和应用。例如,钛和钛合金就是近30年来引起人们普遍重视和关注的一种新型金属材料。

[板书]4.钛和钛合金 新型金属材料

[把预先印好的有关钛的资料分发给学生进行阅读或进行投影解说,以拓展学生视野。最好能有相应的录像带或VCD]

资料

为什么把钛称作未来的金属?

在人类历史上,由于铜容易冶炼,有良好的延展性,有一定强度,又容易制性能好的合金。第一种得到普遍使用的金属是铜。在发明了炼铁之后,由于铁储量比铜多,钢铁的强度、硬度比铜更好,广泛用于机器、工具、桥梁、建筑、武器。铁很快又代替了铜,成为使用最广泛的金属。二十世纪初,炼铝工业又迅速发展。由于铝密度小,耐锈蚀,可制强度大的坚铝。现在世界铝产量已超过了铜,仅次于钢铁。然而,最近三十多年来,钛又引起了。人们的普遍重视。

几十年前,钛被称为“稀有金属”。然而,经过地球化学家们的仔细勘探,发现钛在地壳中的储藏量比常见的铜、锡、锰、锌等金属还多,在地球上仅次于铝、铁、钙、钠、钾和镁,居于第七位。我国钛储量居世界首位。

纯净的钛,是银白色的金属,它具有比重小、强度高、耐高温、抗蚀性强的优点。钛的硬度和钢铁差不多,重量却只有同体积的钢铁的一半。据试验,如果采用钛和钛合金作为火车头的蒸汽机零件,可以比钢制的蒸汽机轻30%,而且更为坚固耐用。钛耐高热。在1668℃的高温下才熔化,比号称“不怕火”的黄金熔点还高约600℃左右。钛在常温下很稳定,就是在强酸、强碱的溶液里,甚至在“凶猛”的王水(三体积盐酸和一体积硝酸的混合物)中,也不会被腐蚀。有人曾把一块钛片沉到海底,经过五年后取出来,还是亮闪闪的,没生一点锈。 12

正因为这样,钛在现代科学技术上有着广泛的用途。轻盈而结实的钛已被用来制造飞机的发动机。钛制的轮船。银光闪闪,用不着涂漆,在海中航行几年也不锈。钛制的坦克、潜水艇、军舰已出现,它们没有磁性,不会被磁性水雷发现,这在军事上十分重要。在化学工业上,钛可以代替不锈钢;不锈钢虽号称“不锈”,在遇上具有强烈腐蚀性的酸碱,例如热硝酸,还会生锈、腐烂,因此在化工厂中常要更换用不锈钢制的反应罐、输液管等。如果改用钛制造,就可以使用好几年。

钛在医学上有着独特的用途。在骨头损坏了的地方,用钛片和钛螺丝钉钉好,过几个月,骨头就会重新生长在钛片的小孔和钛螺丝钉的螺纹里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上,这钛的“骨头”犹如真的骨头一样,因此,钛被称为“亲生物金属”。

液态的钛几乎能溶解所有的金属,形成固溶体或金属化合物等各种合金。合金元素如Al、V、Zr、Sn、Si、Mo和Mn等的加入,可改善钛的性能,以适应不同部门的需要。例如,Ti—Al一Sn合金有很高的热稳定性,可在相当高的温度下长时间工作;以Ti—Al—V合金为代表的超塑性合金,可以50%~150%地伸长加工成型,其最大伸长可达到2000%。而一般合金的塑性加工的伸长率最大不超过30%。

由于上述优异性能,钛享有“未来的金属”的美称。钛合全已广泛用于国民经济各部门。它是火箭、导弹和航足飞机不可缺少的材料。船舶、化工、电子器件和通讯设备以及若干轻工业部门中要大量应用钛合金,只是目前钛的价格较昂贵,限制了它的广泛使用。

[教师]除了以上介绍的一些合金外,你还知道哪些合金?教师跟同学们交流。 学生们相互介绍自己感兴趣的合金(查阅资料而得,这也是上一课时的作业)。 另外,教师也可用印发资料的方式向学生介绍一些常见的合金及新型合金,以下资料可供参考。

资料

几种合金

1.不锈钢:不锈钢是指含铬13%以上的铁合金。最常见的不锈钢含有18%的铬和8%的镍。这种合全在空气中较稳定,不容易生锈,能够长久保持其金属光泽和银白色。在某些情况下(例如在海水中),不锈钢仍然会被腐蚀。所以,不锈钢并不是绝对不会生锈的,只不过是它的“自我保护能力”比较强而已。

2.形状记忆合金:形状记忆合金是指具有特殊的形状记忆功能的合金。

从组成上看,有的是镍钛合金,有的是以铜为主或以其他金属为主的合金。用形状记忆合金做成的金属丝,即使被揉成一团,但只要达到某一定温度,就能 13

在瞬间恢复原来的形状。这类合金被广泛地用于卫星、航空、生物工程、医疗、能源和自动化等方面。

高温合金:在高温下,仍能保持其较高强度的合金,叫高温合金。它主要用于制造飞机和航天飞机的关键部件。

贮氢合金:贮氢合金是指能在室温下吸收氢气,稍稍加热即能很快放出氢气的合金。它是以镁或稀土金属为主形成的合金。氢气是21世纪要开发的新能源之一。贮氢合金不但能解决氢气的贮存和输送问题,而且可用于氢气的回收、分离、净化等方面。

[展开想象的翅膀]学完本节课,想到了什么?请你谈谈。

[学生谈自己的感受并畅想未来,教师要对他们丰富的想象力予以肯定]

[回答可能有]

1.感到科学的发展不可思议。

2.想到我将来能发明或实践出什么样的新型合金呢。

3. 我想发明一种贮氧合金,可以帮助登山队员或潜水员减轻负担。

4.如果摩托车或汽车能用形状汜忆台金制造就好了,这样,不用时可把它们折叠起来,用时再让它们恢复原状,要是能把它们装在口袋里那就更好了。

[小结]本节课我们重点学习了合金与纯金属性质的差异,并认识了几种新型合金,知道在金属中加热熔合某些金属或非金属,其性能会发生改变。合金的强度和硬度一般比组成它们的组分金属更高,抗腐蚀性能等也更好,因此,合金具有更广泛的用途。

同时,我们还应认识到:人类智慧是无穷的,只要我们勇于探索、敢于攀登,就一定会有更多更好的新型合金不断问世,我们对合金性质的各种期望也便不再是一个遥远的梦!

[布置作业]习题5、6

亲自做一做家庭小实验——淬火与回火

板书设计

二、合金

1.合金是由一种金属跟其他金属(或非金属)熔合形成的有金属特性的物质。

2.合金与组成它们的金属的性质差异。

14

(1)合金比其组分金属的颜色更鲜艳

(2)合金的硬度大于组成它们的金属

(3)合金的熔点低于组成它们的金属

(4)合金的抗腐蚀能力一般强于组成它们的金属

3.合金比纯金属具有更广泛的用途。

4. 钛和钛合金 新型金属材料

考题回顾

1下列各组操作,用物理方法能够达到目的的是 ???(辽宁省中考题) ( )

A.分离炭粉和铁粉的混合物

B.除去氧化铜中混有的少量铜粉

C. 检验氢气中是否含一氧化碳

D.鉴别氯酸钾和氯化钾

2下列物质中,属于合金的是 ????????.(辽宁省大连市中考题) ( )

A.汞 B.铜

C. 锌 D.钢

3..铁是一种应用广泛的金属,下列有关铁的说法中,正确的

是?????????????????????(北京市海淀区中考题) ( )

A.铁丝在氧气中燃烧生成氧化铁

B.铁在干燥的空气中容易生锈

C. 铁是地壳里含量最多的金属元素

D.用铁锅炒菜可使食物中增加微量铁元素

答案:1.A 2.D 3.D

备课资料

1.金属的分类

15

金属通常可以分为两大类:黑色金属和有色金属。其中黑色金属指铁、锰、铬,有色金属指其余的所有金属。有色金属又可以分为以下四类:

(1)轻有色金属。一般指相对密度在4.5 g·cm-3以下的有色金属,包括铝、镁、钠、钾、钙、锶、钡。

(2)重有色金属。一般指相对密度在4.5 g·cm-3以上的有色金属,包括铜、镍、铅、锌、钨、钴、锡、锑、汞、镉、铋等。

(3)贵金属。指价格比较昂贵的金属,包括金、银、铂、铱、锇、钌、铑、钯。

(4)稀有金属。在地壳中含量较少、比较分散、提取较难或研究应用较晚的金属元素,包括铍、钼、钽、铌、钛、铪、钒、镓、铼、铟、铊、锗以及稀土元素和人造超铀元素等。

2.电灯泡里为什么装钨丝?

电灯泡是美国科学家爱迪生的一项伟大发明,这个发明给人类带来了光明。最初的灯泡里,装的是碳丝。由于碳丝脆,寿命短,改用其他材料的灯丝。经千百次实验,最后选用了钨丝。

钨是最难熔的金属,熔点高达3410℃。当电灯通电时,电流通过钨丝放热,灯丝的温度高达3000℃以上,固体在高温下,会发光,温度越高,光越白、越强。在这样高的温度下,只有钨才顶得住,而其他大多数金属会熔化以至变成蒸气。

纯钨是银白色的金属,只有粉末状或细丝状的钨才是灰色或黑色的。电灯泡用久了会发黑,便是由于灯泡内壁有一层钨的粉末。钨又非常坚硬,人们用金刚石作拉丝模,使直径为1毫米的钨丝通过20多个逐渐小下去的金刚石孔,才把它抽成直径只有几百分之一毫米的灯丝。1公斤的钨锭可抽成长达400千米的细丝。现在,白炽灯、真空管以及碘钨灯,都是用钨做灯丝。

3.钨合金

1864年,英国冶金学家罗伯特马谢特第一次将5%的钨作为一种合金元素添加到钢中。这种钢即使加热到发红,其硬度不仅不会降低,反而奇迹般地增加。用这种钢制成的刀具可使切削金属的速度增加50%,即由原来的每分钟切削5 m增加到7.5 m。 大约40年后,又产生出一种含钨8%的高速钢,切削速度提高列每分钟18 m。几年后又增加到每分钟35 m。也就是说。在50年之内,钨就把金属切削工具的能力提高了7倍。

1907年,科学家研究出一种以钨、铬和钴为基础的合金,它能削铁切钢如泥,切削速度达每分钟2000 m。现代的硬质合金,就是从那以后发展起来的,并出现了由碳化钨和钴一起烧结成的超硬质合金,即使在1000℃的高温下也不会降低硬度,照样削铁如泥。如果你想用锉刀来挫断这种硬质合金,耶绝对是自 16

讨苦吃,肯定是锉刀倒霉。现在世界上的钨大多数部是用于生产优质钢和硬质合金,其余的5%左右由于其独特的性能而以纯金属的形式应用,做电灯泡的灯丝就是其中的一例。自从1906年钨灯丝在电灯中取代碳、锇和钽灯丝以来,钨丝灯每天晚上都在照亮我们的房间。

钨在武器制造中也大显身手,在钢中加入少量的钨就能大大增加枪简抵抗火药烟雾腐蚀的性能。德国工程师比其他国家的同行们更早认识这种钢的重要意义。在第一次世界大战期间,德国的轻机枪能发射15000发子弹,而俄国和法国的轻机枪仅仅发射6000~8000发子弹后就损坏了。

钨在其他许多领域还有一些特殊用途,比如钨铜和钨银及钨铼等合金可作汽车战火装置上的电接触点。高密度的钨镍铜合金可用作防辐射材料。钨粉可烧结成各种孔隙式的过滤器。钨的一些化合物可作荧光剂、颜料、染料;用于制作防火织物和鞣制皮革等等。

4. 武德合金为什么可保安全?

电器及导线短路或者超负荷用电,都会引起导线发热,温度升高到包裹导线的橡胶,塑料及周围物质的着火点,就会引起电器、家具以及建筑的燃烧发生火灾。而保险丝就是保障用电安全的保护神。保险丝是用武德合金制成的。武德合金用50%铋、25%铅、12.5%锡和12.5%镉制成的。它的熔点是70℃,比所有成分金属熔点都低。把保险丝安装在电闸盒中,如果电路中发生短路或超载,电流过大,导线便会发热,当温度升高到70℃时,保险丝熔断,保护了电器设备。防止了火灾的发生。应当注意保险丝有粗细不同的规格,允许通过的电流是不同的。必须按规定选用合格的保险丝,过细末达到规定电流就先熔断,过粗,超过了规定电流仍不熔断起不到保护作用,很危险。

5.铁锅、铁铲和钢刀都是铁制品,但为什么锅脆、铲韧而钢刀锋利?

直到现在,铁仍然是最重要的金属材料。尽管铁制品数量繁多,但他们有不同的用途,这主要是因为铁中的含碳量不同。

铁锅是由生铁浇铸而成。生铁又称为铸铁,是铁矿石初步冶炼的产品。生铁中含碳3%~4.5%,还含有硅、硫、磷等杂质,所以生铁硬而脆,用生铁还可以浇铸火炉、机床的底座等。

熟铁又称为锻铁,由生铁经过熔化和冶炼而得。熟铁是一种较纯净的铁,含碳量最低一般在0.2%以下。熟铁性质韧,可以锻压也可以锻接,常用来制铁丝、铁钩、铁铲、铁勺、炒瓢、铁锚等。

钢是由生铁在炼钢炉内冶炼而得,用生铁炼钢目的是降低生铁中的含碳量,并除去硅、硫、磷等杂质。钢的含碳量比生铁低,但比熟铁要高,大约在0.2%~

1.7%之间,所以钢兼有生铁和熟铁的优点,即具有展性,且韧而硬,可以用来铸造和锻接,钢刀、剪刀、自行车等都是钢制品。把剪刀和钢刀放在油石上磨一下,就可得到很锋利的刀刃。

17

6.铝合金的发现和应用

铝和铝合金已是人们最熟悉的金属材料之一。铝不仅质轻,比重才2.7,而且加工性能良好,可以制作各种形状的餐具和日用品。但铝的强度比较低,一碰就扁。怎样才能使它变得更坚硬,适应更高的要求呢?

冶金学家发现,许多合金的强度往往比制造这些合金的纯金属要高得多。因此他们决定寻找纯铝的“盟友”,以使铝变得更“坚强”。20世纪初的一天,德国化学家威姆研制了一种含铜、镁和锰的铝基合金,这种合金果然比纯铝强度高。但他仍不满足,他试图通过淬火工艺进一步提高它的强度。事实也的确如此,合金的强度果然提高了,但是他发现,不同的试样得到的实验结果有较大差异。威姆开始怀疑所用的仪器和测量精度有问题。他花了几天时间检查仪器。在这段时间,他把无暇过问的试样一直放在工作台上。当仪器再次准备好,进行测量时,他意外地发现,试样的硬度比以前高多了。他非常奇怪,几乎不相信自己的眼睛,因为仪器上显示的强度竟比以前高了一倍。于是,威姆决心搞清其中的奥秘。他一次次重复实验,终于发现,合金的强度老是在淬火后的5~7天连续增加。这就是威姆偶然发现的铝合金淬火后的自然时效现象。他当的并不知道金属内部发生了什么变化,但他通过实验发现了合金的最佳成分,并取得了专利权。他把这种高强度铝合金称为“杜拉铝”,是用他最早从事这种合金生产“杜莱思镇”命名的,后来这种合金被称为“硬铝”,因为它的硬度和强度比一般的铝合金高得多。

由于铝合金质轻而强度高,加上20世纪电力工业的迅速发展,大规模生产铝已成为可能。铝和铝合金的应用范围迅速扩大,从初期制作珠宝和珍贵餐具走向天空,并从1919年开始用作飞机蒙皮和其他零件。这些零件是以铝为基础并含有铜、镁、锰等元素的铝基合金。因此铝曾称为带翼的金属。铝在20世纪末新材料中也充当着重要的角色,它有良好的导电性和可塑性,已成为日益短缺的铜导线的最佳代用品,以及生活用品的重要材料,铝从此走出了珠宝商店,进入千家万户。

第八单元《 金属和金属材料》

课题2 金属的化学性质

[教学目标]

1.知识与技能

(1)知道铁、铝、铜等常见金属与氧气的反应。

(2)初步认识常见金属与盐酸、硫酸的置换反应,以及与盐溶液的置换反应,能用置换反应解释一些与日常生活有关的化学问题。

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(3)能用金属活动性顺序对有关的置换反应进行简单地判断,并能利用金属活动性顺序解释一些与日常生活有关的化学问题。

2.过程与方法

(1)认识科学探究的基本过程,能进行初步的探究活动。

(2)初步学会运用观察、实验等方法获取信息,并能用图表和化学语言表达有关的信息。

(3)初步学会运用比较、归纳、概括等方法对获取的信息进行加工。

3.情感态度与价值观

(1)激发学习化学的兴趣。

(2)培养勤于思考、严谨求实、勇于实践的科学精神。

(3)了解化学与日常生活和生产的密切关系。

[教学重点]

金属活动性顺序。

[教学难点]

对金属活动性顺序的初步探究。

[教学方法]

问题情景→实验探究→得出结论→练习巩固→联系实际。

[教具准备]

教师用具:投影仪、镁条、铝片、铜片、被氧化了的镁条与铝片、酒精灯、坩埚钳、火柴、砂纸。

学生用具:稀HCl、稀H2SO4、硝酸银溶液、硫酸铜溶液、硫酸铝溶液、铝丝、铜丝、镁条、锌粒、铜片、铁片、砂纸、火柴、试管(若干)。

[课时安排]

1课时

教学过程

19

[问题情景]黄铜(铜锌合金)与黄金的外观很相似,我们可用什么办法来鉴别它们呢?

[答]甲:黄铜与黄金的密度不同,测一下它们的密度即可区别。

乙:黄铜与黄金的硬度不同,把它们互相刻画,硬度大的为黄铜,小的为黄金。 丙:“真金不怕火炼”。用火烧一下,变黑的为黄铜,不变色的为黄金。 ??

[小结]甲、乙两种方法利用的是金属的物理性质。丙方法利用的是金属的化学性质。

[引言]要想更好地使用金属,就需了解金属的各种性质。上节课我们学习了金属的物理性质,本节课我们来学习金属的化学性质。

[板书]课题2 金属的化学性质

[展示被空气中的O2氧化了的镁条和铝片,并把其与砂纸打磨后的镁条与铝片相

比较]

[问]是谁给纯净的镁条和铝片穿上了“外衣”呢?

[生]是空气!

[师]确切地讲,是空气中的氧气。

[过渡]如果我们把镁条、铝片、铜片分别在空气中加热,会有什么现象发生呢?

[演示实验]分别把镁条、铝片、铜片用砂纸打磨后在空气中加热。

现象:镁条在空气中剧烈燃烧;铝片表面失去光泽;铜片表面变黑。

[师]请大家写出以上反应的化学方程式。

[学生活动,请一位同学上黑板书写]

[学生板书]2Mg+O22MgO

4Al+3O22Al2O3

2Cu+O22CuO

20

[问]铁在纯氧中点燃能反应吗?若能,写出反应的化学方程式。

[学生活动,教师板书]3Fe+2O2Fe3O4

[问]根据上面的反应,我们可得出金属具有什么样的化学性质?

[生]金属可与氧气发生化学反应。

[板书]一、金属与氧气的反应

[讲解]实验表明,大多数金属都能与氧气发生反应,但反应的难易和剧烈程度是不同的。如镁、铝等在常温下就能与氧气反应,铁、铜等在常温下几乎不与氧气反应,但在高温时能与氧气反应。“真金不怕火炼”说明金即使在高温时也不与氧气反应。根据上述事实,我们可判断出这些金属的活泼程度,即金属活动性。

[板书]活动性:Mg、Al>Fe、Cu>Au

[讲解]金属与氧气反应的性质除了可用于鉴别物质(如黄铜与黄金的鉴别)外,还有其他的一些用途。

如铝具有很好的抗腐蚀性能就是由于铝与空气中的氧气反应在其表面生成一层致密的氧化铝薄膜,从而阻止铝的进一步氧化之故。铝能在短短的一百多年里产量得到如此大幅度的提高,并被广泛应用,除了因为改进了铝的冶炼方法,使其成本大大降低,以及铝的密度较小外,还有一个重要的原因,那就是铝的抗腐蚀性能好。

思考:铝的化学性质很活泼,为什么通常铝制品却很耐腐蚀?为什么不宜用钢刷、沙等来擦洗铝制品?

[答案]铝制品耐腐蚀是由于铝可和空气中的氧气反应,使其表面形成一层致密的氧化铝保护膜之故;若用钢刷、沙等来擦洗铝制品,容易把氧化铝薄膜除掉,从而起不到保护作用。

[补充]我们平常所说的“电化铝”实际上就是用特殊方法使铝表面形成加厚的氧化铝保护层的铝制品。

[过渡]很多金属不仅能与氧气反应,而且还能与盐酸或稀硫酸反应。金属与盐酸或稀硫酸能否反应以及反应的剧烈程度,也可反映出金属的活泼程度。下面,我们就通过实验来比较镁、锌、铁、铜的活动性。

[活动与探究]

[投影展示活动与探究内容]

21

在试管里放入两小块镁,加入5 mL稀盐酸,用燃着的小木条放在试管口,观察现象,并判断反应后生成了什么气体。

参照上述实验步骤,分别在放有两小块锌、铁或铜的试管中加入稀盐酸,观察现象,比较反应的剧烈程度。如果有气体生成,判断生成的是什么气体。 用稀硫酸代替稀盐酸进行实验,并比较发生的现象。 [学生活动,教师巡视指导] [请学生根据以上实验,填写下表] [投影]

[请一位同学上黑板写出反应的化学方程式,现象可由学生口述] [问]通过以上实验,你得出的结论是什么?

[生]甲:镁、锌、铁可与稀盐酸和稀硫酸反应生成H2,铜不能与稀盐酸或稀硫酸反应。

乙:与酸反应时,能生成H2的金属活动性强,否则,就较弱。

丙:镁、锌、铁与稀盐酸或稀硫酸反应时的剧烈程度不同。镁反应最剧烈,其次是锌,然后是铁。

[注:教师此时可引导学生一起欣赏课本图8—13金属与盐酸反应的比较] 丁:镁、锌、铁、铜的金属活动性由强到弱。 [评价]大家回答得都很好。

22

[过渡]那么,我们还有没有其他的办法来证明不同金属活动性的相对强弱呢?答案是肯定的,那就是:

[投影]活动性强的金属能把活动性弱的金属从它们的化合物中反应出来。 [过渡]下面,我们通过此结论来探究铝、铜、银三种金属的活动性顺序。 [投影] [活动与探究]

1. 把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中,过一会儿取出,观察,有什么现象发生?

2.把一根洁净的铜丝浸入硝酸银溶液中,过一会儿取出,观察,有什么现象发生?

3.把另一根洁净的铜丝浸入硫酸铝溶液中,过一会儿取出,观察,有什么现象发生? [学生活动]

[师]请大家根据以上实验内容,填写下表: [投影]

[注:表中内容由学生填写]

[问]通过实验1.2. 3.你可分别得出什么结论?能否据此得出铝、铜、银的金属活动性顺序?

[答]实验1说明铝的活动性弱于铜。 实验2说明铜的活动性强于银。

23

实验3说明铜的活动性弱于铝。

综合以上结论,可知铜、铝、银三种金属的活动性顺序为:铝>铜>银。

[讲解]经过了许多类似上述实验的探究过程,人们进行了认真的去伪存真、由表及里的分析,归纳和总结出了常见金属在溶液中的活动性顺序:

[板书]二、金属活动性顺序

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 金属活动性由强逐渐减弱

[过渡]下面,是我们本节课探究时所发生的—些化学反应。

[投影]Mg+2HCl====MgCl2+H2↑

Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑

Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑

Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag

[师]请大家从反应物和生成物的物质类别如单质、化合物的角度分析,这些反应有什么特点?它与我们学过的化合反应和分解反应的特点是否相同?

[学生讨论后回答]这些反应的特点是:一种单质和一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物。其特点不同于化合反应和分解反应。

[师]回答得很好。化学上,我们把具有这一特点的反应叫做置换反应。

[板书]三、置换反应

由一种单质与一种化合物反应。生成另一种单质与另一种化合物的反应叫做置换反应。

[讲解]金属活动性顺序可以作为金属能否在溶液中发生置换反应的一种判断依据。

[投影]

金属活动性顺序在工农业生产和科学研究中有重要应用,它可以给你以下一些判断的依据:

24

1.在金属活动性顺序里,金属的位置越靠前,它的活动性就越强。

2.在金属活动性顺序里,位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢。

3.在金属活动性顺序里,位于前面的金属能把位于后面的金属从它们化合物的溶液里置换出来。

[投影练习]下列物质能否发生反应?写出能发生反应的化学方程式并判断它们是否为置换反应。

(1)银与稀盐酸 (2)锌与硫酸铜溶液

(3)铜与硫酸锌溶液 (4)铝与硝酸银溶液

[答案](1)(3)不反应;(2)(4)反应,且均为置换反应;方程式略。

思考题1:波尔多液是一种农业上常用的杀菌剂,它是由硫酸铜、石灰加水配制而成,为什么不能用铁制容器来配制波尔多液?

思考题2:学完本课题后,你能否想出另外的办法来鉴别黄铜与黄金?

思考题答案:1.因波尔多液中的硫酸铜要与铁反应:CuSO4+Fe====FeSO4+Cu,从

而腐蚀铁制容器;2.可用稀盐酸来鉴别黄铜与黄金。因黄铜中含有锌,遇盐酸会有气体生成,而黄金则不与盐酸反应。

[小结]通过本课题的学习,我们知道了多数金属能与氧气反应,且不同金属的活动性各不相同,根据金属与酸或金属与另一种金属化合物的反应,可判断出金属活动性的相对强弱。同时,我们也认识了一种新的反应类型——置换反应。

[布置作业]习题3、4、6、8

*设计、观察与思考

铁在常温下几乎不与氧气反应,但在潮湿的空气中却易和空气中的氧气反应而生锈。现有洁净无锈的铁钉、试管、稀硫酸(或醋酸(亦可用食醋代替))、食盐水、经煮沸迅速冷却的蒸溜水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验比较铁钉在不同环境中的锈蚀速度,以供我们在后面课题的学习中进行交流。 板书设计

课题2 金属的化学性质

一、金属与氧气的反应

2Mg+O22MgO 4Al+3O22Al2O3

25

2Cu+O22CuO 3Fe+2O2

活动性:Mg、Al>Fe、Cu>Au

二、金属活动顺序表 Fc3O4

K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au

金属活动性由强逐渐减弱

三、置换反应

由一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质与另一种化合物的反应叫做置换反应。

考题回顾

1.把一根洁净的铁钉放在稀硫酸中叙述正确的是(江苏盐城中考题)??( ) ①铁钉表面产生气泡 ②溶液由无色逐渐变为浅绿色 ③铁钉的质量减轻 ④溶液的质量增加

A.①②③ B.①③④

C. ①④ D.①②③④

2.下列有关铁的叙述正确的是(广西壮族自治区中考题)???????( )

A.纯净的铁是黑色的固体 B.不能用铁壶长期存放食醋

C. 铁的活动性比锌强 D. 铁与盐酸反应生成氯化铁

3.下表是某种常见金属的部分性质:

将该金属投入稀盐酸中,可产生大量的无色气体。根据上述信息回答以下问题(江西省中考题);

26

(1)试推断该金属可能的一种用途 ;

(2)该金属的活动性比铜 (填“强”或“弱”);

(3)请自选试剂,设计实验探究该金属与铁的活动性强弱,并完成下表:

答案:1.D 2.B 3.(1)做炊具、导线、电缆、装饰品、用于包装等 (2)强 (3)猜想:比铁活动性强 验证方法:把该金属丝伸入盛有FeSO4溶液的试管中 现象:溶液的浅绿色变浅,且该金属丝的表面有黑色附着物(置换出来的铁粉粒子) 结论:该金属的活动性比较强。若无以上现象,说明猜想不成立

备课资料

1.怎样判断金属跟酸能否发生置换反应?

金属跟酸能否发生置换反应,取决于金属和酸的性质,发生置换反应的条件是: 金属:要比酸中氢活泼,即在金属活动性顺序表中氢以前的金属才能置换酸中氢元素;不如氢活动的金属不能置换酸中氢。

酸:必须是没有强氧化性的酸,即酸根没有强氧化性的酸。常见的有:盐酸,稀硫酸,醋酸等。如:

Fe+H2SO4(稀)====FeSO4+H2↑

2Al+6HCl====2AlCl3+3H2↑

2Na+2CH3COOH→2CH3COONa+H2↑

铜、银等不如氢活泼的金属,不能置换稀硫酸或盐酸中的氢。

浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸都有强氧化性,跟锌、铜等可以发生反应,但不能置换出氢,而是生成盐,硫或氮的氧化物和水。

如:

Zn+2H2SO4(浓)ZnSO4+SO2↑+2H2O

Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O

27

Zn+4HNO3(浓)====Zn(NO3)2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

2.铝有哪些重要用途?

物质的用途决定于它的性质。由于铝有许多优良性能,因此铝在国民经济各部门及日常生活上着极为广泛的用途。

铝的密度小,仅为2.70克/厘米3,虽然它的硬度和强度都比较低,纯铝不适合于机件的制造。世界各国生产的铝,约有60%以上都用于制造合金,在铝中加入硅、铜、镁、锌、锰等元素制成各种铝合金,就具有质轻、强度和硬度较大、耐磨等优良性能。广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶制造工业等。此外,像导弹、宇宙火箭、人造卫星等的制造上也大量用到铝及铝合金。例如,一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。每枚导弹的用铝量约占总重量的10%~15%。一艘一万五千吨的大型客船,用铝量约为两千吨。据报道,国外已铺设有铝质的火车轨道,其耗电量约为普通铁轨的一半。

铝有优良的导电性,它的导电能力仅次于银和铜,居第三位。它的导电率虽只有铜的2/3,

但它的密度只有铜的1/3。所以输送同量的电,铝线的质量只有铜线的一半。铝表面有一层氧化膜,它不仅有耐腐蚀的能力,而且还有一定的绝缘性,所以铝可以代替部分铜做导线和电缆,铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有着广泛的应用。

铝是热的良导体,它的导热能力比铁大三倍。在工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料、炊具等等。铝锅、铝壶等已是每个家庭不可缺少的日用品。 铝的延展性能较好,仅次于金和银,铝在100~150℃时可制成薄于0.01毫米的铝箔,广泛用于包装香烟、糖果、胶卷等。还可以将铝制成铝丝、铝条,轧制成各种铝制品。

铝粉具有银白色光泽,(一般金属在粉末状态时的颜色常呈黑色)俗称银粉,常用来跟某些油料混合制成银白色防锈油漆,涂在铁制品(如暖气片等)上可保护铁制品不被腐蚀,而且外表美观。

铝的表面因有一层致密的氧化物保护膜,不易受到腐蚀,铝常被用来制造化学反应器、医疗器械、冷冻装置、石油精炼装置、液态天然气的输送管道等等。

铝在氧气中燃烧时能放出大量的热和耀眼的光,铝常用于制造爆炸混合物,如铵铝炸药(由硝酸铵、木炭粉、铝粉、烟黑及其他可燃性有机物混合而成)燃烧混合物(如用铝热剂做的炸弹和炮弹可用来攻击难以着火的目标或坦克、大炮等)和照明混合物(含硝酸钡68%、铝粉28%和虫胶4%)。

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通常把铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂。铝热剂可用来焊接钢轨等,这种焊接不用电源,而且焊接速度快、设备简易,适合在野外作业。在工业上也可用铝热剂的焊接法焊接大截面的钢材部件。用某些氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等代替

氧化铁也可做铝热剂,当铝粉和某些难熔金属氧化物反应时,反应产生足够的热量,使被还原的金属呈熔融状态并跟形成的熔渣分离开来,从而获得较纯的金属。工业上常用这种铝热剂来冶炼难熔金属,如钒、铬、锰等。铝还在炼钢时,用作脱氧剂。另外,铝粉和石墨、二氧化钛(或其他高熔点金属的氧化物)按一定比率混合均匀后,涂在金属上,经高温煅烧而制成高温的金属陶瓷,它在火箭及导弹技术上有重要应用。

铝板对光的反射性能很好,反刘紫外线的能力比银还强(铝愈纯,其反射能力愈好),常用来制造高质量的反射镜,如太阳灶反射镜等。

铝具有吸音性能,音响效果也较好,所以广播室、现代化大型建筑室内的天花板等常用铝来制作。

第八单元《金属和金属材料》

课题3 金属资源的利用和保护(两课时)

[教学目标]

1.知识与技能

(1)知道一些常见金属如铁、铝、铜等的矿物,了解从铁矿石中将铁还原出来的方法。

(2)会根据化学方程式对含有某些杂质的反应物或生成物进行有关计算。

(3)了解金属锈蚀的条件以及防止金属锈蚀的简单方法。

(4)知道废旧金属对环境的污染,认识回收利用废旧金属等金属资源保护的重要性。

2.过程与方法

(1)通过观察、实验、阅读资料、联系实际等方法获取信息。

(2)运用比较、分析、联想、分类等方法对所获取的信息进行加工。

(3)能主动与他人进行交流与讨论,逐步形成良好的学习习惯和学习方法。

3.情感态度与价值观

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(1)增强对生活和自然界中化学现象的好奇心和探究欲。

(2)关注与化学有关的社会问题,初步形成主动参与社会决策的意识。

(3)逐步树立珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。

(4)树立为社会的进步而学习化学的志向。

[教学重点]

1.铁的冶炼。

2.有关化学方程式计算中的杂质问题计算。

3.铁锈蚀的条件及其防护。

4. 合理利用金属资源的意识。

[教学难点]

1.对铁锈蚀条件及其防护措施的初步探究。

2.有关化学方程式计算中的杂质问题计算。

[教学方法]

联系实际→进行思考→实验探究→分析讨论→得出结论→联系实际→发挥想象→提高兴趣。

[教具准备]

投影仪(或录像机、图片等)、矿物标本(或图片)。

Fe2O3、石灰水、贮有CO的贮气瓶、磁铁、铁架台、酒精喷灯、酒精灯、试管、

直玻璃管、橡胶塞、导管、火柴。

[课时安排]

2课时

第一课时:金属资源概况及铁的冶炼和有关杂质问题的计算。

第二课时:铁制品锈蚀条件的探究及金属资源的保护。

教学过程

30

第一课时

[引言]由前面的学习我们知道,金属是一类重要的材料,人类的生活和生产都离不开金属。由于地球上的金属资源是有限的,故我们需对其进行合理的利用和有效的保护。

[板书]课题3 金属资源的利用和保护

一、金属资源概况

[讲解]地球上的金属资源广泛地存在于地壳和浩瀚的海洋中,除少数很不活泼的金属如金、银等有单质形式存在外,其余都以化合物形式存在。以化合物形式存在的金属在自然界中以矿物形式存在。含有矿物的岩石称为矿石。工业上就是从矿石中来提炼金属的。

[请学生观看课本图8—16、8—17、8—18等有关金属资源的图片。或展示矿石样本或放录像]

[过渡]不同种类的金属在地壳中的含量并不相同。它们在地壳中呈怎样的分布趋势呢?

请大家看课本P15“金属元素在地壳中的含量”的资料。

[或用投影如下图展示

]

[问]人类目前普遍使用的金属有哪些?

[答]铁、铝、铜等。

[追问]这是否和它们在地壳中的含量有一定的关系呢?

[生]肯定有!因为铝、铁在地壳中的含量是所有金属中最多的。

[疑惑]铜的百分含量远小于铁和铝,为什么也普遍使用于我们的日常生活和工农业生产呢?

[可让学生讨论、各抒己见]

31

[总结]这主要与铜的性质和铜的提炼成本有关。

[追问]那么,自然界含铁、铝、铜的矿石主要有哪些呢?它们的主要成分是什么?

[生]含铁的矿石主要有赤铁矿(主要成分是Fe2O3)、黄铁矿(主要成分是FeS2)、菱铁矿(主要成分是FeCO3);含铝的矿石主要是铝土矿(主要成分是Al2O3);含铜

的矿石主要是黄铜矿(主要成分是CuFeS2)和辉铜矿(主要成分是Cu2S)。

[承接]我国的金属矿物分布怎么样?

[引导学生看课本有关内容]

答案:矿物种类齐全,矿物储量丰富,其中钨、钼、钛、锑等储量居世界前列,铜、铝、锰等储量在世界上占有重要地位。

[补充]虽说我国矿物种类比较齐全、矿物储量比较丰富,但由于多种因素的影响,我国主要矿产品进口量呈逐年上升趋势。随着我国经济高速发展,对矿产资源需求增长很快,主要矿产资源短缺的态势日益明显。如果地质勘探无重大突破,2l世纪初,我国矿产资源将出现全面紧缺的局面。

[过渡]现在,人类每年都要向地壳和海洋索取大量的金属矿物资源,以提取数以吨计的金属。其中,提取量最大的是铁。把金属矿物变成金属的过程,叫做金属的冶炼。炼铁的过程称之为铁的冶炼。下面,我们就来学习有关铁的冶炼的知识。

[板书]二、铁的冶炼

[介绍]早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器,从公元1世纪起,铁便成了一种最主要的金属材料。

[引导学生观看图8—19(我国古代炼铁图)]

[讲解]钢的主要成分就是铁。钢和铁有着非常广泛和重要的应用,它们在某种程度上代表了一个国家工业发展的水平。新中国成立后,我国的钢铁工业得到了飞速的发展。1949年,我国的钢产量只有15.8万吨,居世界第26位;1996年,我国的钢产量首次突破1亿吨,居世界前茅。

[引导学生观看图8—20(上海宝山钢铁公司炼铁高炉)和图8—21(为纪念1996年中国钢产量突破1亿吨而发行的邮票)]

[介绍]我国辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花等地都有大型铁矿。

[过渡]铁矿石是怎样炼成铁的呢?现以赤铁矿的主要成分Fe2O3为例,来学习研究

如何实现铁的冶炼。

[启发]比较Fe2O3与Fe的组成差异,设想用什么方法或试剂去完成铁的冶炼。

32

[学生讨论]Fe2O3与Fe在组成上只相差一种元素,即氧元素。要使Fe2O3变为铁关

键是使Fe2O2失去“O”。可能的方案有:

1.加热使Fe2O3发生分解反应。

2.找寻一种物质使其主动夺去Fe2O3中的“O”。

[引导学生对以上方案评价]方案1要使Fe2O3分解,需较高的温度;又因为铁在

高温下易与空气中的氧气反应,要使Fe2O3分解成功,还须在非空气氛围中进行,

这样成本太高。方案2比较切实可行。但选用什么样的物质才能使Fe2O3失去“O”

呢?

[教师引导]我们可以从以前接触过的一些物质中,寻找适合这种条件的物质。请大家回忆、思考并讨论。

[学生讨论]

[结论]Mg、H2、C、CO等都符合条件。

[教师总结]事实上,这些物质都可把Fe2O3中的“O”夺走。但考虑到经济效益等原因,我们一般选用C或CO。

[师]请大家写出以CO和Fe2O3为反应物冶铁的化学方程式。

[板书]冶炼原理:

[学生板书]Fe2O3+3CO3CO2+2Fe

[教师引导]请大家利用自己的智慧,设计一个模拟铁的冶炼过程的化学实验,并最好能验证其生成产物。

[学生讨论]教师可引导学生从金属冶炼的一般条件、生成物的证明、尾气的处理等角度进行考虑。如根据经验学生可判断出金属冶炼的一般条件是高温;根据以前所学知识学生可想象到用澄清石灰水验证CO2;用磁铁验证铁的生成;CO有毒,

尾气应处理等。

[演示实验8—3 一氧化碳还原氧化铁的实验]

注意:(1)实验前应先通CO把装置内空气排干净,然后再加热;反应完成后,须待试管内物质冷却后再停止通CO。

(2)反应完毕后,把得到的黑色粉末倒在白纸上观察,并试验它能不能被磁铁吸起,以判断反应中是否生成了铁。

33

[总结]上述实验是实验室模拟铁的冶炼过程,工业上铁的冶炼原理虽与上述实验相同,但其规模、条件、装置与此差异很大。

[介绍]把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程。工业上炼铁时,把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。

[可投影展示如下图的炼铁高炉结构。另,若有条件,最好能播放工业生产中冶炼铁的录像,或参观钢铁厂

]

[过渡]在冶铁的实际生产过程中,所用的原料或产物一般都含有杂质,故在计算用料和产量时就不可能不考虑杂质问题。

[板书]三、有关杂质问题的计算

[投影例题]用1000 t含氧化铁80%的赤铁矿石,理论上可以炼出含铁96%的生铁多少吨?

[分析]本题是有关化学方程式的汁算,但化学方程式表示的是纯净物质之间的数量比,而不表示不纯物质之间的数量关系。故计算时须先进行换算。如果题目给出或要求算出不纯物质的质量,必须先换算成纯净物质的质量,或先计算出纯净物质质量再换算成不纯物质的质量。

[师]请大家根据以上分析,解答此题。

[学生活动]

[投影给出正确解法]如下:

解:1000 t赤铁矿石中含氧化铁的质量为

1000 t×80%=800 t。

设:800 t氧化铁理论上可以炼出铁的质量为x。

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

34

160 2×56

800 t x

x=

=560 t。

折合为含铁96%的生铁的质量为

560 t÷96%=583 t。

答:1000 t含氧化铁80%的亦铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁583 t。 或:

解:没理论上可炼出含铁96%的生铁的质量为x。

Fe2O3+3CO

160 2×56

1000 t×80% x·96%

2Fe+3CO2

=,x=583 t。

答:1OOO t含氧化铁80%的亦铁矿石,理论上可炼出含铁96%的生铁583 t。

[课堂练习]习题4

[对练习中出现的错误进行分析和纠正]

[总结并板书]根据化学方程式进行计算时,要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。

[小结]本节课我们主要学习了金属资源概况、铁的冶炼及有关杂质问题的计算等知识。

35

[布置作业]习题3、5

板书设计

课题3 金属资源的利用和保护

一、金属资源概况

二、铁的冶炼

冶炼原理:

Fe2O3+3CO

三、有关杂质问题的计算

根据化学方程式进行计算时,要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量。

课题3 金属资源的利用和保护(两课时)

第二课时

[展示投影资料]

资料一:据有关资料报道,现在世界上每年因腐蚀而报废的金属设备和材料相当于年产量的20%~40%。

资料二:矿物的储量有限,而且不能再生。根据已探明的一些矿物的储藏量,并根据目前这些金属的消耗速度,有人估计一些矿物可供开采的年限如下图所示(不包括今后新控要明的矿物储量、一些国家的金属储备量和金属的回收利用等)。 3CO2+2Fe

36

[议一议]1.金属腐蚀可给我们带来哪些危害?

2.金属资源短缺对人类社会的发展意味着什么?

[学生分组讨论,并交流讨论结果)

1题可能的回答有:

(1)金属大量腐蚀使冶炼金属的成本提高。

比如说既消耗能源,又浪费矿物,还可能产生大量的废气危害人类健康。

(2)使金属制品的寿命缩短。

(3)作为量器,将影响到其精确度。

(4)若高科技领域所用金属制品锈蚀,如在火箭上,将会失之毫厘,谬以千里,其带来的损失不可估量。

(5)金属制品锈蚀,会影响其美观程度。

??

2题可能的回答有:

(1)金属资源短缺时,将会使好多金属冶炼厂因缺乏原料而倒闭,工人下岗。

(2)人们设计好的金属制品将会因原料短缺而无法付诸实践,即心想事不成。

(3)我们现在的交通工具多是金属制品。若金属资源短缺,它们的数量将急剧减少,从而影响人们的交流和旅行等。

(4)要是没有那么多的金属起导电作用,我们势必会经常生活在黑暗中。

(5)金属资源短缺虽会影响人类对金属制品的使用,但它却可以促使人们去寻找更好的替代品。

[教师鼓励学生畅所欲言,并对他们的奇思妙想进行评价]

37

[总结]由大家刚才的讨论可知,金属腐蚀和金属资源短缺对人类是严峻的挑战。

[引入]因此,保护金属资源也就成了目前我们所面临的重大问题。

[板书]四、金属资源保护

[过渡]防止金属腐蚀是我们保护金属资源的有力措施。

[板书]1.金屑的腐蚀和防护

[讲解]金屑腐蚀是需要条件的,如要有能够发生反应的物质,反应物要能相互接触、生成物不会对反应起阻碍作用等等。只要我们知道了金属腐蚀的条件,就能知道如何防止金属制品腐蚀。

[过渡]下面,就让我们以生活中最常见的铁制品为例来探究铁制品的锈蚀条件及防锈措施。

[板书](1)铁制品锈蚀条件的探究

[投影]

现有洁净无锈的铁钉、试管、稀硫酸(或醋酸)、食盐水、经煮沸迅速冷却的蒸馏水、植物油、棉花和干燥剂氯化钙。试设计实验比较铁钉在不同环境中的锈蚀速度。

注:此实验在约一周前已给学生布置。

[学生交流实验方案和实验结果]

学生设计的方案大约有以下几种:

实验结果:铁钉锈蚀的快慢顺序为1>2>3>4>5>6>7。

[根据以上实验,教师引导学生得出导致铁钉锈蚀的因素,并板书]

在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀。酸和氯化钠能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀。

[讲解]铁制品锈蚀的过程,实际上是铁与空气中的氧气、水蒸气等发生化学反应的过程。

38

铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。

[设问]铝与氧气反应生成的氧化铝能起到保护里层铝的作用。铁锈是否也能保护里层的铁呢?

[学生看书后回答]不能。

[讲解]铁锈是一种疏松多孔的物质。具有吸水性,它能让水分和空气中的氧气穿过它的空隙,不断向里层渗透,继续跟铁反应,直至铁被完全锈蚀。故铁锈反而能加速里层铁的生锈。

[问]为什么方案5中的铁钉比方案4中的铁钉锈得慢呢?

[答]因为煮沸过的蒸溜水中氧气极少。

[过渡]了解了铁制品锈蚀的条件,我们应该采取什么措施来防止铁制品的生锈呢?

[板书](2)铁制品的防护措施

[学生讨论]

[教师启发]铁制品的锈蚀是需要具备一定条件的。如果破坏铁制品锈蚀的条件,使它们不再具备锈蚀的基础。就能防止铁制品锈蚀。

[学生交流讨论结果]

如:1.铁制品放置时要远离酸性环境,尽量放置在干燥的环境中。

2.在铁制品外面穿一层保护衣,如可涂上隔绝空气的油脂、涂油漆、镀上一层耐腐蚀的其他金属、高温灼烧金属,进行“烤蓝”处理等等。

3.一发现铁制品有锈蚀,就马上处理,以防止其继续蔓延。

??

[教师总结并板书]①把铁制品放在非酸性的干燥环境中。②为其穿一层耐腐蚀的外衣。

[讨论]自行车的构件如支架、链条、钢圈等,分别采取了什么防锈措施?

[学生讨论并回答]刷漆、涂油脂、镀其他金属等。

[过渡]上面我们讨论了铁制品的腐蚀和防护。对于金属资源,除了采取防止金属腐蚀的措施外,还可以通过什么途径来使金属资源得到保护呢?

39

[板书]2.金属资源保护

[启发]废品收购站为什么要收购废铁、废铜和易拉罐等金属?

[生]回收它们是为了对它们进行再利用。

[师]很正确!金属的回收和利用是保护金属资源的又一有效途径。

[讨论]废弃金属的回收有什么意义?

[学生讨论,并各抒己见]

可能的观点有:

1.可节约金属资源。

2.由于金属冶炼需在高温下进行,回收废弃金属并再利用可节约能源。

3.降低金属制品的生产成本,可方便人们得到物美价廉的金属制品。

4.可减少重金属对水体和土壤的污染。

??

[讲解]据估算,回收一个铝制饮料罐比制造一个新饮料罐要便宜20%,1 t废钢铁回炉冶炼可炼成近1 t钢,跟用铁矿石冶炼比,能节约11 t煤和铁矿石,减少污染空气的悬浮微粒11 kg,可见回收利用废金属,具有巨大的社会和经济效益。目前世界上已有50%以上的铁和90%以上的金属得到了回收和利用。

[讨论]你还知道保护金属资源的其他途径吗?

[学生讨论并回答]合理开采矿物,可避免乱采矿所引起的金属资源的浪费;寻找金属的代用品也可使金属资源得到保护;进一步研究金属的结构和性质,使各种金属都能最大限度地得以运用。??

[总结并板书](1)防止金属腐蚀

(2)回收和利用废旧金属

(3)合理开采矿物

(4)寻找金属代用晶

(5)物尽其用

40

[师]金属资源不可再生,我国随着经济的不断发展,金属资源呈日益短缺之势,故保护金属资源人人有责。希望大家能从身边做起,从自己做起,也希望大家能好好学习,且能在将来利用你的智慧找出更多的金属代用品,从而使我们的未来不再为金属资源的匮乏而发愁。

[小结]本节课我们主要探究了铁制品腐蚀和防护,同时讨论了金属资源的保护问题。

[布置作业]习题l、2、6

板书设计

四、金属资源保护

1.金属的腐蚀和防护

(1)铁制品锈蚀条件的探究

在水、氧气同时存在的环境中铁能锈蚀。酸和氯化钠能使铁在氧气、水存在的环境中加速锈蚀。

(2)铁制品的防护措施

①把铁制品放在非酸性的干燥的环境中。

②为其穿一层耐腐蚀的外衣。

2.金属资源保护

(1)防止金属腐蚀

(2)回收和利用废旧金属

(3)合理开采矿物

(4)寻找金属代用品

(5)物尽其用

考题回顾

1.日常生活中发生的下列变化都属于化学变化的一组是(辽宁省中考题) ( )

A. 玻璃杯被摔碎、米饭变馊

B.酒精挥发、湿衣服晾干

41

C. 蜡烛燃烧、乒乓球变瘪

D. 菜刀生锈、牛奶变酸

2.化学反应往往需要在一定的条件下进行。通过控制或改变反应条件可以加快、减缓甚至阻止反应的进行。下列各项所反映的措施中,能加快其化学反应速率的是????????????????????????(江西省中考题) ( )

A.铁门表面喷漆 B.冰箱保存食物

C. 扇子扇煤炉火 D.埋入地下的电线杆稍稍烧焦

3.下图表示的是地壳里所含各种元素的质量分数。请根据下图

回答下列问题(辽宁省中考题):

(1)图中表示出的金属元素有________种;

(2)地壳中铝元素的含量为_____________;

(3)地壳中含量最多的非金属元素与含量占

第二位的金属元素之间,形成化合物的化学式

可以是_____________。

4.现有含杂质的氧化铁样品(杂质不参加反应),为了测定该样品中氧化铁的质 量分数,某同学称取该样品10 g,并用下图所示的装置进

行实验,得到如下两组数据:

42

试回答(北京市海淀区中考题):

(1)你认为,应当选择

_ __组的实验数据来计算样品中氧化铁的质量分数,计算的结果为______。

(2)这位同学所用实验装置的不足之处是__________。

分析:(1)应当选择A组的实验数据来计算样品中氧化铁的质量分数,因为B组数据如果按烧杯中澄清石灰水的质量变化来作为CO还原Fe2O3的产物CO2的质量所导致的误差较大,原因是空气中的CO2也与石灰水作用。所以选择A组数据,

计算如下:

Fe2O3 + 3CO 2Fe+3CO2 Δm

160 112 160-112=48

x 43.7 g-41.3 g=2.4 g

x=8 g,

ω(Fe2O3)%=×100%=80%。

(2)因为CO通过玻璃管时并未全部转化为CO2,而且烧杯中的溶液又不能吸收CO,

所以CO通过烧杯中的石灰水后排放到空气中,这种剧毒气体将严重污染环境,所以要有尾气处理装置。

答案:1.D 2.C 3.(1)6 (2)7.73% (3)FeO(或Fe2O或Fe3O4)

4.(1)A 80% (2)缺少尾气处理装置

备课资料

1.我国古代冶铁、炼钢的成就

43

我国在2300多年以前就已经接触了铁,并加以利用。在河北曾出土一把商代的铜钺,其年代约在公元前14世纪前后。铜钺上嵌有的铁刃已经全部氧化成氧化铁。对铁刃的残锈检验后表明,铁刃是用陨铁锻成的。这说明那时不仅认识了铁,而且能进行锻造加工。

已有的考古发现,我国最早人工冶炼的铁器始于公元前6世纪,即春秋末期或更早一些。那时,几乎同时产生了块炼铁和生铁两种工艺。块炼铁是用木炭在固态时还原铁矿石的方法,这种铁里含有较多大块的氧化铁和硅酸铁。生铁是在高温下液态冶炼出来的,含碳超过2%,还含有较细小的硅酸盐。对公元前5世纪的铁锛和铁铲进行鉴定,发现是生铁铸造的,其中铁铲还经过退火处理,是展性铸铁。在我国一些早期的文献(如《诗经秦风》《左传昭公二十九年》)就有铁和铁器的文字记载。欧洲最早的生铁出现在公元13世纪末至14世纪初,比我国晚1900多年。

块炼铁炼出以后需要加热锻打,以挤出夹杂物,锻成器物。在多次加热过程中,块炼铁同炭火接触,有可能增碳变硬,块炼渗碳钢的冶炼技术由此产生。从河北易县出土的79件铁器证明。至迟在战国后期,这种技术已在燕国应用。对部分铁器的检查表明,绝大部分是钢锻制的,如长100.4 cm的长剑以及某些残剑、箭杆、矛等。这些锻钢件大都经过淬火处理,这表明至迟在战国晚期,淬火技术在生产上已经广泛应用。

2.炼铁的矿石主要有哪些?怎样识别铁矿石?

铁在自然界中的分布很广,主要以化合态存在,含铁的矿石很多,具有冶炼价值的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿和菱铁矿等。

识别铁矿石的方法通常是利用其颜色,光泽、密度、磁性、刻痕等性质。 ①磁铁矿(Fe3O4)黑色的,用粗瓷片在矿石上刻画时,留下的条痕是黑色的。具有

磁性,密度为4.9~5.2克/厘米3。

②赤铁矿(Fe2O3)颜色暗红,含铁量越高,颜色就越深,甚至接近黑色,但是瓷片

留下的刻痕仍然是红色,不具磁性。成致密块状或结晶块状(称镜铁矿)产出,也有成土状产出。密度为5~5.3克/厘米3。

③褐铁矿(Fe2O3·3H2O)矿石有黄褐、褐和黑褐等多种颜色。瓷片的刻痕呈黄褐色。

无磁性,密度为3.3~4克/厘米3。

④菱铁矿(FeCO3)有黄白、浅褐或深褐等颜色。性脆,无磁性,在盐酸里有气泡

(CO2)放出。密度为3.8~3.9克/厘米3。

3.用高炉炼铁时,为什么要加入石灰石?

炼铁时用的铁矿石,主要有赤铁矿石(主要成分是氧化铁)和磁铁矿石(主要成分是四氧化三铁),在铁矿石中还含有无用的脉石,主要成分是二氧化硅 44

(SiO2)。炼铁时,被还原出的铁在高温下变成液体,而二氧化硅熔点很高的颗粒

杂质混在炼出的铁水中。为了除去这种杂质,选用石灰石作熔剂,石灰石在高温下分解成氧化钙和二氧化碳。氧化钙在高温下与二氧化硅反应生成熔点比铁水温度还低的硅酸钙,而液态硅酸钙密度比铁水小且跟铁水不相混溶,便浮在铁水上。打开高炉上的出渣口,液态硅酸钙先流出去,凝固成高炉渣。过去这种高炉渣当作炼铁厂的废物,丢弃在农田。既毁了田,又污染环境。现在将高炉渣粉碎配制成水泥,过去的废物变成了今日的建筑材料。

CaCO3CaO+CO2↑

CaO+SiO2

4.钢铁是怎样被腐蚀的? CaSiO3

钢铁会生红锈,铜会生绿锈,金属的腐蚀现象十分普遍,它给经济建设带来的损失十分惊人。据统计,每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料,约相当于年产量的1/3。腐蚀的危害不仅在于金属本身受损失,更重要的是金属制品遭破坏。金属制品的价值比金属本身要大的多,如汽车、船舶、飞机、桥梁、机械设备,精密仪器等的价值远高于金属本身。此外,由于金属设备的腐蚀而造成有用物质的泄漏(输油管漏油,输气管漏气等)的损失也非常惊人。因此,认识金属腐蚀的原因,寻找金属防护的方法具有十分重要的意义。

金属腐蚀的本质是氧化还原反应。即金属在一定条件下,失去电子被氧化生成化合物的过程。根据腐蚀的原因,又将金属腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀两大类。

①化学腐蚀:金属跟非电解质直接接触被氧化,没有电流产生。如:铁在高温时跟氯气化合,高温下轧制钢材时,铁被氧化成氧化铁等。

②电化学腐蚀:是不纯的金属或合金跟电解质水溶液接触,构成无数微小原电池而发生的锈腐过程。较活泼的金属被氧化,有微弱电流产生。电化腐蚀比化学腐蚀更普遍,危害更大,是金属腐蚀的主要形式。实际上,两种腐蚀往往同时发生。 在普通碳素钢中,碳以石墨形式均匀分布在合金中,金属表面吸附水膜,再溶解进CO2等气体便成了电解质溶液,与钢铁构成了无数微小原电池,铁是负极,石

墨等杂质是正极。钢铁发生电化腐蚀时,由于钢铁表面的水膜性质不同,可发生析氢或吸氧腐蚀。一般以吸氧的电化学腐蚀为主。

吸氧腐蚀的环境:钢铁与吸附在表面的溶有氧气的水膜构成原电池,水膜基本为中性。

负极:Fe-2e-====Fe2+(钢铁溶解)

45

正极:2H2O+O2+4e-====4OH-(吸收氧气) 溶解产生的Fe2+可继续被氧气氧化成高价态: Fe2++OH-+O2→Fe(OH)3

最终铁锈的成分是Fe(OH)3和它失水的产物Fe2O3的混合物。

析氢腐蚀的环境:钢铁与吸附在表面的溶有CO2的水膜构成原电池,水膜为酸性。 负极:Fe-2e-====Fe2+(钢铁溶解) 正极:2H++2e-====H2↑(析出氢气)

发生析氢腐蚀的可能性不太大,并且最终铁锈成分也主要是Fe(OH)3和Fe2O3的混合物。

综上所述可知潮湿的空气,有害气体如二氧化硫、二氧化碳、氯化氢、氯气等与金属接触,是金属发生化学腐蚀和电化学腐蚀的条件。

因此,使金属保持干燥,与空气或有害气体隔绝,都可保护金属防止生锈。具体的防护措施可采取:涂油,喷漆,烧蓝,热镀锌、锡、电镀锌、铬、镍,制成抗腐蚀的合金如不锈钢,还有电化学防法等。 5.重金属引起的水污染

46

第九单元《 溶 液》

课题1 溶液的形成(两课时)

[教学目标]

1. 知识与技能

(1)认识溶解现象,知道溶液、溶剂、溶质的概念。

(2)知道一些常见的乳化现象。

(3)探究几种物质在水中溶解时溶液的温度变化。

(4)了解溶液在生产和生活中的重要作用。

2.过程与方法

(1)学习科学研究和科学实验的方法,观察,记录。分析实验现象。

(2)学习采用对比的方法认识对相同问题的不同解决方法。

3. 情感态度与价值观

(1)增强学习化学的兴趣。

47

(2)树立发展勇于创新的精神。

[教学重点]

1.建立溶液的概念。

2. 认识溶液、溶质、溶剂三者的关系。

[教学难点]

1.从微观上认识溶液。

2.理解溶质、溶剂的辩证关系。

[教学方法]

创设情境→实验探究→归纳总结→联系实际→知识升华→联系实际→激起兴趣。

[教具准备]

教师用具:投影仪、烧杯、玻璃片、玻璃棒、五试管溶液(品红溶液、硫酸铜溶液,氯化铁溶液、高锰酸钾溶液、氯化钾溶液)、硝酸铵固体。

学生用具:仪器:小烧杯、玻璃棒、小试管、药匙、滴管、酒精灯、火柴、温度计;

药品:食盐、蔗糖、碘、高锰酸钾、汽油、水、乙醇、植物油、洗涤剂、洗衣粉、纯碱、硝酸铵、氢氧化钠。

[课时安排]

2课时

第一课时:溶液。

第二课时:溶解时的吸热、放热现象。

教学过程

第一课时

[学习情境]展示五种液体:红色(晶红溶液),蓝色(硫酸铜溶液),黄色(氯化铁溶液),紫色(高锰酸钾溶液),无色(氯化钾溶液)。

[设问]看到这五种液体,你有什么想法?

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[学生发言]如:1.想知道这它们各自的味道。

2.想知道它们是怎么形成的。

3.想到它们可能是不同颜料与水混合而成的。

4.它们颜色各不相同,可能是混合物。

[引入]通过大家的发言,可以看出同学们的想象力很丰富,探究化学奥秘的愿望很强。同学们都知道海水又苦又咸,它同这五种液体一样,都属于溶液,学完了本节课后你就会明白其中的道理。

[板书] 第九单元 溶 液

课题1 溶液的形成

[引导]同学们桌子上都摆有食盐、蔗糖及别的用品,下面就按“活动与探究一”的内容进行实验。

[投影]活动与探究一:几种固体物质溶于水

试验用品:食盐、蔗糖、水、烧杯、玻璃棒、药匙

[学生分组活动,教师巡视]

[交流实验现象]请一组同学上台解释他们的实验过程及现象,其他同学提出异议。

[现象]蔗糖、食盐都消失在了水中。

[结论]蔗糖、食盐都可以溶解在水中。

[提问]如何从微观上理解这一现象?

[学生讨论、总结]蔗糖微粒、食盐微粒运动扩散到水分子中去了。(教师指出:物质在水中以什么形态存在,将在以后的章节中学习)。

49

[引导提问]我们刚才得到的液体,都是混合物拿出开课时的五种液体,让学生观察:1.每种液体各部分一样吗?

2.放置了这么长时间,你有没有看到哪种液体析出沉淀?

[学生回答]1.各部分完全相同。

2.没有析出沉淀。

[教师总结]像这样均一、稳定的混合物就叫做溶液。

[提问]根据刚才的实验及分析总结溶液的概念。

[讨论、总结,并互相交流]

[板书]一、溶液

[投影]1.溶液:一种或几种物质分散到另一种物质里,形成均一的、稳定的混合物。

[提问]水具有什么作用?

[回答]分解其他物质的作用。

[投影]溶剂:能溶解其他物质的物质。例如:水。

溶质:被溶解的物质。

[讨论]在蔗糖溶液和氯化钠溶液中,溶质是什么?溶剂是什么?

[交流结果]在蔗糖溶液中,溶质是蔗糖,溶剂是水;在氯化钠溶液中,溶质是氯化钠,溶剂是水。

[教师指出]开课的五种液体中:红色的是品红溶液,蓝色的是硫酸铜的水溶液,黄色的是氯化铁的水溶液,紫色的是高锰酸钾的水溶液,五色的是氯化钾的水溶液。

[设问]你还能否再举出一些溶液?并指出溶质、溶剂。

[学生发育]1.糖水中溶质是糖,溶剂是水。

2.白酒中酒精是溶质,水是溶剂。

[教师指出]除了水可以作溶剂外,汽油,酒精等也可作溶剂。例:碘酒:溶质是碘,溶剂是酒精。

50

[过渡]大家应该有这样的生活经验:当衣服上沾上油滴时,用水洗很难洗去,怎么办呢?

[学生发言]1、可以用肥皂水洗。

2.用洗衣粉洗。

(教师给予鼓励)

[引导]完成下面的“活动与探究二”之后,你就会明白洗去的道理。

[投影]活动与探究二:

实验用品:碘、高锰酸钾、水、汽油、药匙、试管、胶头滴管

步骤:

[学生活动]

[互相交流]请一组同学将他们的实验现象、结论展示给大家。其他各组提出异议。

[结论]碘难溶于水,易溶于汽油;而高锰酸钾难溶于汽油,易溶于水。这说明:同种溶质在不同溶剂中的溶解能力不同,不同溶质在同种溶剂中的溶解能力也不同。

[投影]2.溶质与溶剂的辩证关系

①同种溶质在不同溶剂中的溶解能力不同,不同溶质在同种溶剂中的溶解能力也不同,

[解决问题]衣服上的油滴用什么洗去?为什么?

[回答]汽油。因为油在水中溶解能力小,在汽油中溶解能力强。

[过渡]前面我们谈到的溶质大部分是固体,那溶质还能否是别的状态呢?下面进行“活动与探究三”。

51

[投影]活动与探究三:乙醇溶于水

实验用品:乙醇、高锰酸钾水溶液(高锰酸钾起显色作用,便于观察)、试管、胶头滴管

步骤:

[学生活动] [交流实验结论]振荡前分层,振荡后不分层,静置后不分层。乙醇能溶解在水中,形成溶液。

[教师指出]液体与液体可以互溶,当液体与液体互溶时,我们把量多的叫溶剂,量少的叫溶质。

[投影]②液一液互溶:量多一溶剂,量少一溶质

③通常:水是溶剂

[讲解并板书]3.溶质可以为:固体、液体、气体。

[设问]大家能否举出溶质是气体的例子?

[回答]汽水。

[引导提问]我们了解了溶液、溶质,溶剂及溶质与溶剂的辩证关系,你能否联系生活中的实际,谈谈溶液的用途。

[学生发言]1.动物体内氧气和二氧化碳都是溶解在血液中进行循环的。

2.医疗上的葡萄糖溶液和生理盐水,各种注射液都是按一定要求配成溶液使用的。

3.现在农业上的无土栽培技术就是利用溶液代替土壤,同样提供植物所需养料。

[引导]我们已经了解了溶液,那把油放入水中会不会形成溶液呢?下面我们看“活动探究四”。

[投影]活动探究四

52

实验用品:水、植物油、洗涤剂、2支试管、胶头滴管

步骤:

[学生活动](做上述实验的第一部分)

[交流]把植物油滴入水中,振荡前分层,振荡后不分层,静置后分层。在振荡过程中有一些小油滴分散在水中,液体倒掉后试管不干净。

[引导提问]这样的液体稳定吗?

[回答]不稳定。

[引导]我们把这样的液体叫乳浊液,那什么是乳浊液?

[学生讨论、总结]

[教师总结并板书]4.乳浊液:小液滴分散到液体里形成的混合物。

[引导]现在进行“活动与探究四”的第二部分,看实验现象有何不同?

[学生活动]

[交流]水、植物油和洗涤剂混合起来,振荡前分层,振荡后形成均一的泡沫,静置后泡沫仍均匀,不分层。倒掉液体后试管较于净。

[设问]这是为什么呢?

[结合动画模拟讲解]洗涤剂的分子结构中有亲水基(喜欢与水在一起的一端)和亲油基(喜欢与油在一起),当它接触油脂时,亲油基就会将大油滴分散成小油滴,这些小油滴不会聚集起来,又能随水流走。化学上把这种现象叫乳化现象。

[设问]乳化现象在日常生活中有广泛的用途,你能否举出几个例子?

[学生发言]1.用洗衣粉洗衣服。

2.用洗发水洗头。

53

3.洗餐具时加入洗洁精效果较好。

[思考]用汽油或加了洗涤剂的水都能除去衣服上的油污。试分析二者的原理是否相同。

[讨论、总结]前者是油溶解在汽油中形成溶液,后者是乳化现象。

[鼓励学生总结本节课内容]

[学生发言]

[教师小结并板书]本节课我们学习了溶液,知道了溶液是一种或几种物质分散到另一种物质里形成的均一、稳定的混合物。能溶解其他物质的物质叫溶剂,被溶解的物质叫溶质;溶质可以是固体、液体、气体,液体与液体互溶时,量多的是溶剂,量少的是溶质;若溶液中有水,一般水是溶剂。我们还学习了乳浊液与乳化现象。

[作业]习题2、3

家庭小实验——清洗餐具

板书设计

第九单元 溶 液

课题1 溶液的形成

一、溶液

54

课题1 溶液的形成(两课时)

第二课时

[学习情境]取一块轻玻璃片,在玻璃片上滴上几滴水,上放一个盛水的小烧杯,向烧杯中加入一定量的硝酸铵固体,迅速搅拌使之溶解,拿起烧杯,观察现象。

[现象]玻璃片与烧杯固定在一起。

[设问]请大家猜想产生上述现象的原因可能是什么?

[学生讨论]

[学生发言](教师给予鼓励)

[教师演示]将上述固定在一起的玻璃片与烧杯放在热水中,观察现象。

[学生观察结果]玻璃片与烧杯分开。

[教师]请进一步肯定刚才的猜测。

[小结猜测结果]硝酸铵溶解时使溶液温度降低,玻璃片上的水层遇冷结冰,将玻璃片与烧杯冻在一起。

[设问]我们的猜测是否正确?物质溶于水是否都是这样的?

[过渡]下面我们进行活动探究,解决以上问题。

[活动与探究](投影展示)

仪器:烧杯、玻璃棒、温度计

药品:固态NaCl、NH4NO3、NaOH

探究内容:设计实验方案,研究溶液温度的改变,探究各固体溶解时是放出热量还是吸收热量。

实验方案: 。

画出所设计的实验简图: 。

观察记录:

55

[学生活动]

[展示与交流](以小组为单位,分别展示各组的实验方案,实验简图,并描述实验结论)

[探究情况](选一组探究情况)

实验方案:将温度计插入盛水的烧杯中,观察温度并记录;向烧杯中加入一种固体,用玻璃棒迅速搅拌,读出温度计的刻度并记录。对另两种固体做同样的实验。 溶解现象;用手触摸各烧杯外壁,NaCl溶液的烧杯无明显变化,盛NH4NO3溶液的烧杯较冷,盛NaOH溶液的烧杯壁较热。

结论:NaCl溶解时溶液温度变化不明显;NH4NO3溶解时溶液温度降低,溶解时吸收热量;NaOH溶解时溶液温度升高,溶解时放出热量。

[引导学生思考]同样都是溶解过程,为什么有的吸收热量,有的放出热量?

[演示与分析](可用多媒体演示下述过程)

溶质溶于水时温度变化的实质:在溶解过程中发生了两种变化,一种是在水的作用之下,溶质的分子(或离子)被拆开,向水中扩散,这一过程吸收热量;另一种是溶质的分子(或离子)和水分子作用,给合成水合分子(或水合离子),这一过程放出热量。不同的溶质,这两种过程吸或放出的热量不同,这就使溶液的温度发生变化。有的溶质溶解时,扩散过程吸收的热量小于水合过程放出的热量,表现为溶液的温度升高,此溶解过程向环境放出热量;反之则溶液的温度降低,此溶解过程从环境吸收热量。

[小结板书]二、溶解时的吸热或放热现象

物质在溶解的过程中有的吸收热量,有的放出热量。

[引导]如果没有温度计,你如何设计实验方案来探究溶解时的吸热、放热现象,你能设计出几种方案? 56

[投影]可供选择的用品有:烧杯、玻璃棒、广口瓶、单孔塞、玻璃导管、橡皮管、U形管、轻玻璃片、NaCl、NaOH、NH4NO3。

[设计探究]

[交流与展示](同学互相交流设计结果)

几种设计方案:1.在三个盛水的烧杯中,分别加入NaCl、NH4NO3、NaOH固体,

用玻璃棒搅拌,以手触摸烧杯外壁来判断溶液温度的变化。

2.在三个广口瓶中加入一定量的水,分别加入NaCl、NH4NO3、NaOH固体,迅速

将带导管的塞子塞住瓶口,导管的另一端伸入水中,轻轻振荡广口瓶,观察导管另一端的现象。若导管另一端出现气泡,则证明溶解时溶液温度升高,气体膨胀;若导管中有一段水柱,则证明溶解时溶液温度降低,气体收缩。

3. 在三个广口瓶中加入一定量的水,分别加入NaCl、NH4NO3、NaOH固体,迅速

用带U形管的塞子塞住瓶口(在U形管内事先装一段水柱),轻轻振荡广口瓶,观察水柱的移动情况。

[活动探究](连接仪器,验证实验方案的可行性)

[反思]通过本节课学习,你学到了什么?

[学生发言]

[教师小结]本节课通过实验探究,认识了物质在水中溶解时溶液的温度变化,并了解了溶液温度变化的实质。通过再设汁再探究,使我们初步了解了科学探究和科学实验的方法。

[作业]将家中的日用品溶于水中,探究溶解时的吸热、放热现象。

板书设计

二、溶解时的吸热或放热现象

物质在溶解的过程中有的吸收热量,有的放出热量。

备课资料

1.溶解是化学变化吗?

有新物质生成的变化是化学变化,这是从宏观上来说的化学变化的概念。从微观上来看,在化学变化中,原子核保持不变,核外电子运动状态改变,或者说核外电子重排,使分子组成或原子、离子等结合方式发生改变,表现为旧化学键的断裂和新化学键的生成。

57

了解了溶解的过程,便很容易判断某种物质的溶解是否为化学变化。若溶剂变化时,或在形成水合分子或水合离子时有新的化学键生成,便是化学变化。例如上面提到的理想溶液,以及乙醇溶于水都不是化学变化,因为分子间作用力和氢键都不是化学键。氯化氢气体溶于水是化学变化,这一溶解过程发生了电子的重排,实际上是路易斯酸碱反应。过渡金属化合物的溶解一般为化学变化,因为过渡金属离子在水溶液中一般可生成配离子,如Al(H2O),在配离子中存在配位键,配位键也是一种共价键。 2.无土栽培

无土栽培是利用营养液栽培作物的。无土栽培的作用从营养液中吸取养料和水分。这种栽培方法突破了土壤、气候条件的限制,在沙漠、石岛、戈壁、山区、工矿区以及其他缺乏耕地而有水源的地区都可以实施。无土栽培方法省水、省肥,可以显著提高产品的产量和质量。

无土栽培营养液是多种化合物的水溶液。这些化合物中含有作物生长所需要的营养元素。为适应不同作物生长的需要,无土栽培营养液的组成有所不同(见下表)。 几种作物无土栽培营养液中溶质的质量分数

拓展性课题——溶液、乳浊液、悬浊液

内容提要

1.了解溶液、悬浊液、乳浊液概念。 2.能够辨认生活中的一些液体。 3. 了解它们的用途。 教学建议

58

1.分别展示一瓶溶液、悬浊液、乳浊液,让学生归纳总结其概念。

2.教师补充并总结三种液体的概念及特征。

3.辨认老师给定的一些液体。

4.学生列举生活中的物质,溶于水,判断其液体是溶液,乳浊液还是悬浊液。

5.学生谈三种液体的用途。

6.教师补充总结。(可播放有关电视、录像)

第九单元《 溶 液》

课题2 溶解度(两课时)

[教学目标]

1. 知识与技能

(1)理解饱和溶液的涵义。

(2)了解溶解度涵义,初步学习绘制溶解度曲线和查阅溶解度曲线。

2.过程与方法

(1)学习观察、分析实验现象,并能归纳出相应的概念。

(2)学习通过实验解决问题。

3.情感态度与价值观

(1)认识矛盾的双方在一定条件下可以相互转化的辩证唯物主义思想。

(2)树立做任何事情都要实事求是的观点。

[教学重点]

理解饱和溶液和溶解度的概念。

59

[教学难点]

1.理解饱和溶液和溶解度的概念。

2.正确理解固体物质溶解度的概念。

[教学方法]

实验、对比、归纳、练习、联系实际。

[教具准备]

教师用具:投影仪。

学生用具:仪器:烧杯、玻璃棒、酒精灯、蒸发皿、药匙、天平、砝码、量筒、石棉网、铁架台、坐标纸。

药品:氯化钠、硝酸钾。

[课时安排]

2课时

第一课时:饱和溶液。

第二课时:溶解度。

教学过程

第一课时

[复习提问]什么叫溶液?溶液由什么组成?

[学生活动]

[引入]我们知道食盐易溶于水而形成溶液,但在一杯水里能否无限地溶解食盐呢?

[学生发言]1.能 2.不能

[过渡]下面我们就以氯化钠和硝酸钾为例探讨这个问题。

[投影]活动与探究

1.取装有20 mL水的烧杯

60

2.用硝酸钾代替氯化钠

[学生活动,教师巡视]

[互相交流](由一组同学描述现象、结论,其他各组提出异议)

[结论]1.在一定条件下,氯化钠不能无限溶解,当不能溶解时,加入水,又能继续溶解。

2.在一定条件下,硝酸钾也不能无限制溶解,当不能溶解时,升高温度,又能继续溶解。

[提问]上述活动的“一定条件”是什么?

[学生讨论、总结]1.一定温度

2.一定量的溶剂

[追问]如果不指明这两个条件,能否说某物质的溶解量是有限的?

[学生讨论、回答]不能。因为我们可以改变温度、改变溶剂的量,使溶质无限制地溶解。 61

[引导]我们把一定条件下不能继续溶解溶质的溶液叫饱和溶液,相反,还能继续溶解溶质的溶液叫不饱和溶液。

[思考]请大家根据刚才的分析,总结饱和溶液与不饱和溶液的科学概念。

[学生发言]

[投影板书]一、饱和溶液

1. 饱和溶液和不饱和溶液

①饱和溶液:[在一定温度下,在一定量的溶剂里],(不能继续溶解溶质的)(这种溶质的)饱和溶液。

②不饱和溶液:[在一定温度下,在一定量的溶剂里],(还能继续溶解溶质的

)

(这种溶质的)不饱和溶液。

[思考]一定温度下,向一定量的氯化钠饱和溶液中加入少量硝酸钾固体,能否溶解?

[讨论]

[学生发言]

[小结]某种物质的饱和溶液对其他物质而言并非饱和,所以,向一定温度下、一定量的氯化钠饱,和溶液中加入少量硝酸钾,硝酸钾能继续溶解。(教师可引导学生注意饱和溶液概念中的“这种溶质”四个字)

[提问]1.通过活动与探究可看出饱和溶液与不饱和溶液的根本区别是什么?

2.如何判断某一溶液是否饱和?

[讨论、总结]

[投影板书]2.判断某溶液是否饱和的方法;

在一定条件下,溶质是否继续溶解。

[课堂练习](投影展示)

1.如何判断某一蔗糖溶液是否饱和?

2.在一定温度下,向100克食盐饱和溶液中加入3克食盐,充分搅拌后,溶液的质量变为103克。此说法对否?为什么?

62

3.“在一定量的氯化钠溶液中,加入少量硝酸钾固体,发现硝酸钾固体消失,则说明原氯化钠溶液不饱和。”这句话是否正确?

[学生独立思考,积极回答]

[上述练习答案]

1.取少量此蔗糖溶液,加入少量蔗糖,若溶解则说明原溶液不饱和;若不溶解则说明原溶液是饱和溶液。

2.此说法不正确。因为在一定温度下,该食盐饱和溶液不能继续溶解食盐,溶液的质量仍为100克。

3.不正确。因为判定溶液是否饱和的方法强调的是:加入同种溶质,观察是否溶解。

[提问]回想课上的活动与探究,试分析如何将一瓶已经饱和的硝酸钾溶液转化成不饱和溶液。

[分析、讨论]

[结论]饱和溶液不饱和溶液

[引导]调动学生的逆向思维,思考:如何将接近饱和的溶液转化为饱和溶液?

[讨论]

[结论]不饱和溶液饱和溶液

(学生可能想不到改变溶质的量,这时教师可引导学生注意上述两个活动探究的前半部分:不断加溶质直至不再溶解)

[提问]“升高温度”与“蒸发溶剂”矛盾吗?

[活动与探究](投影展示以下内容)

取少量硝酸钾饱和溶液放于蒸发皿中,加入少量硝酸钾固体,观察现象。加热该溶液,观察在持续加热的过程中溶液的变化。

[学生活动]

[互相交流](交流实验现象,并分析出现不同现象的原因)

63

[教师总结]在加热溶液的过程中,起初溶液温度升高,溶剂蒸发得比较少,溶液由饱和转化为不饱和,所以固体继续溶解;随着加热时间的延长,溶剂不断蒸发,不饱和溶液转化为饱和溶液,所以又析出固体。

“升高温度”与“蒸发溶剂”是同一过程的两个矛盾体,只要我们把握好一定的尺度,就能将饱和溶液与不饱溶液相互转化。

[升华]其实,在我们的日常生活中就存在着许多矛盾体,只要我们把握好一定的“度”,生活就会更美好。

[讲解]以上我们讨论出的转化关系与条件是大多数物质存在的普遍规律,但不可否认特殊性的存在。例:Ca(OH)2的水溶液,降温时可由饱和转化为不饱和。因

此上述转化规律只适用于大多数物质。

[板书]一般情况下: 饱和溶液 不饱和溶液

[投影练习]某硝酸钾溶液在20℃时是饱和的,当其他条件不变,温度升高到100℃时,该溶液也一定是饱和的。这句话是否正确?

[答案]温度升高后溶液转化为不饱和溶液。

[小结]本节课我们探究了饱和溶液的概念,理解了饱和溶液只有在一定的条件下才有确定的意义,并总结出了判断饱和溶液的方法以及饱和溶液与不饱和溶液相互转化的条件。我们还从中获取了哲理性的知识,用于指导我们的学习。

[作业]习题1

板书设计

课题2 溶解度

一、饱和溶液

1.饱和溶液与不饱和溶液

①饱和溶液:[在一定温度下,在一定量的溶剂里],(不能继续溶解溶质的

)

(这种溶质的)饱和溶液。

②不饱和溶液:[在一定温度下,在一定量的溶剂里],(还能继续溶解溶质的)溶液叫做(这

64

种溶质的)不饱和溶液。

2.判断某溶液是否饱和的方法:在一定条件下,溶质是否继续溶解。

3.饱和溶液与不饱和溶液的相互转化:

一般情况下: 饱和溶液

不饱和溶液

课题2 溶解度(两课时)

第二课时

[复习提问]在什么前提条件下讨论溶液的饱和与不饱和才有确定的意义?

[学生回忆并作答]

[引入新课]在课题1——溶液的学习中,我们就明白:不同溶质在同种溶剂中的溶解能力不同,同种溶质在不同溶剂中的溶解能力也不同。这节课我们就来从量的角度研究物质的溶解能力。

[活动探究](可投影展示以下内容)

1.向盛有20℃水的烧杯中加入氯化钠,向盛有40℃等量水的烧杯中加入硝酸钾,都至饱和状态。比较氯化钠与硝酸钾溶解的量,并讨论能否在该条件下定量地比较出二者的溶解能力?

2.向40克20℃水中加入氯化钠,向100克20℃水中加入硝酸钾,都至饱和状态。比较氯化钠与硝酸钾溶解的量,讨论能否在该条件下定量地比较出二者的溶解能力?

3.向100克20℃水中加入氯化钠直至饱和,向100克20℃水中加入硝酸钾配成不饱和溶液。比较二者溶解的量,讨论能否在该条件下定量地比较出二者的溶解能力?

[学生活动]

[互相交流讨论结果]

[教师总结]定量描述物质溶解能力的要素:①在一定温度下,②在等量溶剂里,人们统一规定:在100克溶剂里,③溶液为饱和状态。

65

[补充]定量比较溶解能力大小时,通常我们规定比较溶质的质量大小,单位用克。

[引导]结合上述总结及教师的补充,总结定量比较溶解能力大小的四个要素。

[学生总结发言]

[小结]通过大家的总结我们知道必须满足四个条件才能定量地描述溶解能力的大小,也就是溶解度。

[引导]请大家试着描述溶解度的概念。

[学生思考并发言](鼓励学生用自己的语言描述)

[板书]二、溶解度

1.固体的溶解度:在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。

四大要素:一定温度下、100克溶剂、饱和状态、溶质的质量。

[课堂练习](投影展示)(指导学生完成)

1.20℃时硝酸钾的溶解度是31.6克,这句话的含义是什么?

2.20℃时100克水中最多能溶解36克食盐,据此下列叙述正确的是 ????( )

A. 食盐的溶解度是36℃

B.20℃时食盐的溶解度是36克

C.食盐的溶解度是100克

D.食盐的溶解度是36克

3.判断下列说法是否正确,并指明错误原因。

①把20克某物质溶解在100克水里恰好制成饱和溶液,这种物质的溶解度就是20克。( )

②20℃时10克氯化钠溶解在水里制成饱和溶液,故20℃时氯化钠的溶解度是10克。( )

③20℃时10克氯化钠可溶解在100克水里,故20℃时氯化钠的溶解度是10克。

( )

66

④20℃时36克食盐溶解在100克水中恰好饱和,故20℃时食盐的溶解度是36。

( )

4.在60℃时50克水中溶解硝酸钾55克恰好饱和。下列叙述正确的是 ???( )

A.硝酸钾的溶解度是55克

B.硝酸钾的溶解度是110克

C. 60℃时硝酸钾的溶解度是55克

D.60℃时硝酸钾的溶解度是110克

[学生练习]

答案:1.20℃时100克水中最多能溶解硝酸钾31.6克。

2.B

3.①×,未指明温度。

②×.未指明溶剂的量。

③×.未指明溶液的状态是饱和状态。

④×.溶解度的单位应该是“克”。

4.D

[过渡]理解了溶解度的概念,那你了解平时所说的“易溶”“难溶”与溶解度的关系吗?请看下面的资料。

[投影]

溶解度的相对大小(20℃时的溶解度)

67

[比一比,赛一赛]你能很快记住这些关系吗?4人一小组,组内竞争,争当冠军。 [学生活动] [课堂练习]

1.不溶物就是绝对不溶的物质。这句话是否正确?

2.20℃时碳酸钙的溶解度是0.0013克,所以碳酸钙是___________溶物质。 3.20℃时食盐的溶解度是36克,所以食盐属于________溶物质。

[学生活动](鼓励学生在很短的时间内迅速完成,可在组与组之间进行比赛) 答案:1.不正确。通常所说的不溶物即难溶物,溶解度<0.01 g。(请学生结合以下投影资料理解本题) 2.难 3.易

[投影]为什么用银器皿盛放的食品不易腐败?

我国有些少数民族喜爱用银制器皿盛放食物招待客人,以表示对客人的尊重。人们发现,牛奶等食物放入银器皿后,不易腐败,能够保存比较长的时间。这是为什么呢?

一般认为,银是不溶于水的。但实际上,绝对不溶于水的物质几乎没有。把食物放人银器皿后,总有极微量的银溶解于水,因此水中就有了银离子。银离子能有效地杀死细菌,因此食物就能保存较长的时间。 [过渡]我们已经学习了溶解度.那么溶解度是怎样表示的呢? [投影]

几种物质在不同温度时的溶解度

68

[教师指引]上述是表示溶解度的一种方法:列表法。

[转折]列表法表示溶解度还不是很直观,不能表示某物质在任意温度时的溶解度,也不能直观表示某物质溶解度随温度变化的趋向。下面我们寻找另一种表示方法。

[活动与探究](投影展示)

绘制溶解度曲线

1.用纵坐标表示溶解度,横坐标表示温度,根据上表所提供的数据绘制几种物质的溶解度曲线。请用大一些的纸,每小组合作绘制一张,贴在墙上。

2.绘制的溶解度曲线有什么特点?为什么?

3.从绘制的溶解度曲线上查出上述几种物质在25℃和85℃时的溶解度。

4.从溶解度曲线中,你还能得到哪些信息?

[学生活动]

[学生讨论发育](教师可引导学生分析活动中的2、4两个内容)

[讨论结果]2.溶解度曲线比较直观。因为我们可以从溶解度曲线上得知:①不同物质在各温度时的溶解度,②曲线相交时的含义,③能很快地比较出两种物质在某温度范围内溶解度的大小,④曲线的走向。

3.25℃时NaCl的溶解度是33克,KCl的溶解度是34克,NH4Cl的溶解度是38

克,KNO3的溶解度是38克。

85℃时NaCl的溶解度为37克,KCl的溶解度为51克,NH4Cl的溶解度是68克,KNO3的溶解度是186克。

4.可得到以下信息:①曲线与曲线的交点表示了两物质在某温度时有相同的溶解度。

例:68℃时NaNO3与KNO3溶解度相同,都是134克。②物质的溶解度随温度升

高而增大。

[投影]

69

[设问]从这一溶解度曲线能得到什么不同信息?

[回答]Ca(OH)2的溶解度随温度升高而减小。

[小结板书]

2.溶解度曲线:

(1)含义:物质的溶解度随温度变化的曲线。

(2)作用:可查出某物质在一定温度时的溶解度。

(3)溶解度的变化规律:

多数固体的溶解度随温度的升高而增大,少数固体的溶解度随温度的升高而减小。

[过渡]研究了固体物质的溶解度,那么气体物质的溶解度又该如何表示呢?

[投影]讨论:1.打开汽水(或某些含有二氧化碳气体的饮料)盖时,汽水会自动喷出来。

这说明气体在水中的溶解度与什么有关?

2.喝了汽水以后,常常会打嗝。这说明气体的溶解度还与什么有关?

3.对于气体物质,研究它的质量方便,还是体积方便?

[学生讨论后发言]1.气体在水中的溶解度与压强有关系。压强减小,溶解度减小;压强增大,溶解度增大。

2.气体的溶解度与温度有关。温度越高,溶解度越小。

4.对于气体物质,我们通常测量它的体积,而不是去称量它的质量,所以研究气体的体积较方便。

[引导]由于固体物质的溶解度受温度的影响,所以溶解度的概念中强调:必须指明一定的温度。那么描述气体溶解度概念时应注意哪些因素呢?

70

[学生讨论发言]一定温度、一定压强。

[教师指出]我们只研究压强为101 kPa时的溶解度,所以规定压强为101 kPa。

[引导]对于固体物质,通常研究质量,所以选择“在100克溶剂里”为标准,研究最多溶解溶质的质量。而对于气体物质,研究体积比较方便,那研究溶解度时应如何规定标准,定义气体的单位?

[讨论]

[师生总结]选择“在1体积水里”作为标准,研究最多溶解气体的体积。

[投影板书]

3.气体的溶解度:

(1)定义:在压强为101 kPa和一定温度时,气体溶解在1体积水里达到饱和状态时的气体体积。

(2)五因素:101 kPa、一定温度、1体积水里、饱和状态、气体体积。

(3)影响因素:温度、压强。

升高温度,气体溶解度减小;降低温度,气体溶解度增大。

增大压强,气体溶解度增大:减小压强,气体溶解度减小。

[课堂练习]

1.在0℃时,氮气的溶解度为0.024。这句话的含义是什么?

2.加热冷水时,当温度尚未达到沸点时,为什么水中常有气泡冒出?天气闷热时,鱼塘里的鱼为什么总是接近水面游动?

[学生回答]

1.压强为101 kPa和温度为0℃时,1体积水里最多能溶解0.024体积氮气。

2.温度升高时,气体的溶解度减小。所以:①水受热时有气泡冒出。②鱼塘水中溶氧量减少,鱼总是接近水面游动。

[本课小结]本节课学习了固体、气体物质溶解度的概念,了解了固体溶解度的相对大小、溶解度曲线及其应用,并且通过活动与探究总结出了影响溶解度大小的外在因素,我们还可以利用已学知识解决生活中的一些问题。

[作业]习题3、5、6、8

71

课后的家庭小实验——制取明矾晶体

板书设计

二、溶解度

1.固体的溶解度:在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量。

四大要素:一定温度下、100克溶剂、饱和状态、溶质的质量。

2.溶解曲线:

(1)含义:物质的溶解度随温度变化的曲线。

(2)作用:可查出某物质在一定温度时的溶解度。

(3)溶解度的变化规律:

多数固体的溶解度随温度的升高而增大,少数固体的溶解度随温度的升高而减小。

3.气体的溶解度

(1)定义:在压强为101 kPa和一定温度时,气体溶解在1体积水里达到饱和状态时的气体体积。

(2)五因素:101 kPa、一定温度、1体积水、饱和状态、气体体积。

(3)影响因素:温度、压强。

升高温度,气体溶解度减小;降低温度,气体溶解度增大。

增大压强,气体溶解度增大;减小压强,气体溶解度减小。

考题回顾

1.在其他条件不变的情况下,要使硝酸钾的溶解度增大,应采取的措施是 ?????????????(甘肃) ( )

A. 升高温度 B. 降低温度 C.加入溶质 D.加入溶剂

2.目前市场上销售的汽水饮料大多是碳酸饮料,其中溶有二氧化碳气体。打开汽水瓶盖时,汽水会自动喷出来。这说明气体在水中的溶解度与 有关。喝了汽水后,常常会打嗝,这说明气体的溶解度还与 有关。(江苏南京) 72

3.小刚同学洗衣时,发现洗衣粉在冷水中溶解得较慢,其思考后向冷水中加入部分热水,结果发现洗衣粉在温水中溶解速度变快,试分析小刚这样做的原因 。(江苏南京)

4.下图为A、B两种物质的溶解度曲线图。回答下列问题:(甘肃)

(1)t2℃时,A物质的溶解度 (填“>”“<”

或“=”)B物质的溶解度。

(2)t3℃时将50 g A物质溶于150 g水中,得到的溶

液是 (填“饱和”或“不饱和”)溶液。

答案:1.A 2.压强 温度

3.提高水温,使分子运动激烈,既加快洗衣粉的溶

解,又提高了溶解度 4.= 不饱和

备课资料

1.过饱和溶液

有些物质的溶解度随着温度上升而增大,在较高的温度下配制成它的饱和溶液,并细心地滤去过剩的未溶固体,然后使溶液的温度慢慢地下降到室温,这时的溶液中所溶解的溶质量已超过室温时的溶解度,但还尚未析出晶体,此时的溶液就叫做过饱和溶液。过饱和溶液能存在的原因,是由于溶质不容易在溶液中形成结晶中心(即晶核)。因为每一晶体都有一定的排列规则,要有结晶中心,才能使原来做无秩序运动着的溶质质点集合起来,并且按照这种晶体所特有的次序排列起来。不同的物质,实现这种规则排列的难易程度不同,有些晶体要经过相当长的时间才能自行产生结晶中心,因此,有些物质的过饱和溶液看起来还是比较稳定的。但从总体上来说,过饱和溶液是处于不平衡的状态,是不稳定的,若受到振动或者加入溶质的晶体,则溶液里过量的溶质就会析出而成为饱和溶液,即转化为稳定状态,这说明过饱和溶液没有饱和溶液稳定,但还有一定的稳定性。因此,这种状态又叫介稳状态。

2.温度与溶解度

大多数情况下,由于固体物质粒子间作用力较强,要将它们分开需要很大的能量,因此,固体物质的溶解一般为吸热过程,根据勒夏特列原理,固体物质的溶解度一般随温度升高而增大;气体物质分子间作用力很小,溶解一般放热,其溶解度一般随温度升高而降低。但也有少数反常的物质,比如NaOH溶于水时,明显放热,但其溶解度也随温度升高而增大。在20℃时溶解度为109 g,而在60℃时溶解度为174 g。由于Na+和OH-溶剂化放热多于从固体中分开Na+和OH- 73

以及破坏水分子的氢键需要的能量和,所以放热,但当NaOH溶解将近饱和时。过程吸热,近饱和时的溶解决定了其溶解度也随温度升高而增大。

温度对溶解度的影响很复杂,不能由勒夏特列原理来预测,而只能用实验测定。因为物质溶解时,影响因素很多,比如,当固体物质溶解于水时,由于粒子由固体中的有序排列变为溶液中的自由运动,这一因素使熵增加;但由于水分子在溶质粒子周围进行了比以前整齐一些的排列,这一因素使熵减小。由于水分子的溶剂化作用非常强,所以当溶剂为水时,整个溶解过程可能是熵增加的过程,也可能是熵减小的过程。

第九单元《 溶 液》

课题3 溶质的质量分数(三课时)

[教学目标]

1.知识与技能

(1)掌握一种溶液组成的表示方法——溶质的质量分数,并能进行溶质质量分数的简单计算。

(2)初步学会配制一定溶质质量分数的溶液。

2.过程与方法

(1)会分析问题、解决问题,提高解题能力。

(2)能找准各量的关系。

3.情感态度与价值观

(1)学会严谨求实的科学学习方法。

(2)培养具体问题具体分析的能力。

[教学重点]

1.溶质的质量分数的概念及简单计算。

2.配制溶液的操作步骤。

[教学难点]

溶质的质量分数的有关计算。

74

[教学方法]

比较、归纳、练习、对比、活动探究。

[教具准备]

教师用具:投影仪。

学生用具;仪器:试管、天平、量筒、药匙、烧杯、玻璃棒;

药品:硫酸铜、水、氯化钠。

[课时安排]

3课时

第一课时:溶质质量分数的概念及简单计算。

第二课时:溶液稀释和配制问题的计算。

溶质的质量分数运用于化学方程式的计算。

第三课时:溶解度与溶质质量分数的区别与联系。

配制溶质质量分数一定的溶液。

教学过程

第一课时

[学习情境]展示三种不同颜色的CuSO4溶液。

[介绍]以上试管中的液体都是我们以前学过的溶液。

[设问]你观察到了什么?看到这些,你想到了什么?

[学生发言]1.三种溶液颜色深浅不同。

2.它们可能是不同物质的水溶液。

3.它们可能是溶质含量不同的同种溶质的水溶液。

[活动探究](投影展示)

在三支试管中各加入10 mL(1 mL水的质量大致为1 g)水,然后分别加入约0.5 g、1 g、1.5 g固体硫酸铜,振荡静置。

75

比较三种CuSO4溶液的颜色。在这三支试管中溶液的组成是否相同?判断溶液浓稀的根据是什么?

[学生活动]

[交流活动结果]1.填充上表结果(略)。

2.三种溶液颜色由浅到深,浓度由小到大。颜色越深,浓度越大。 3.三种溶液所含溶剂质量相同,溶质质量不同,所以组成各不相同。 [引导]浓与稀只能粗略地表明一定量的溶液里所含溶质的多少,但在实际应用中,常常要准确知道一定量溶液里含有溶质的质量。因此需要准确知道溶液的组成。那如何表明溶液的组成呢? [思考]

[介绍]表示溶液组成的方法很多,初中主要学习溶质的质量分数。 [板书]

一、溶质的质量分数

1.定义:溶质的质量与溶液的质量之比。

2.定义式:溶质的质量分数=×100%

[学生活动]学生领悟、记忆溶质的质量分数的定义及定义式。

[讨论]在上述活动探究中,三种溶液中溶质的质量分数各是多少?把计算结果填在上表的空栏中。 [学生活动]

76

[汇报结果]三种溶液中溶质的质量分数为:

1.溶质的质量分数为:×100%≈4.8%。

2.溶质的质量分数为:×100%≈9.1%。

3.溶质的质量分数为:×100%≈13%。

[过渡]根据以上所学,同学们练习配制两杯简单的溶液,并用溶质的质量分数进行比较。

[活动与探究](投影展示)

按下表所定的量配制氯化钠溶液(ρ水=1 g·cm-3)

[学生活动]

[交流实验结果] (1) ×100%=10%。

(2) ×100%=20%。

[思考]对两氯化钠溶液而言,能否通过颜色判断溶液的浓稀呢?我们通常采用什么办法比较溶液的浓稀呢?

[学生发言]1.氯化钠溶液是无色溶液,无法通过肉眼观察确定溶液的依稀。

2.可通过计算溶质的质量分数来比较各溶液浓度的大小。

77

[教师小结]溶质的质量分数能准确地表示某溶液的组成,也能比较不同溶液浓度的大小,对生产、生活有很大的作用。

[引导]请同学们总结上述活动中涉及了有关溶质质量分数的哪类计算。

[学生思考总结]

[板书]二、溶液中溶质质量分数的计算

1.已知溶质和溶剂的质量,求溶质的质量分数。

[过渡]请用溶质的质量分数解决下述问题。

[投影]

例1.在农业生产上,常需要用质量分数为16%的氯化钠溶液来选种。现要配制150 kg的这种溶液,需要氯化钠和水的质量各是多少?

[讨论]1.溶质质量与溶质质量分数、溶液质量的关系。

2.溶液质量、溶质质量、溶剂质量的关系。

[小结板书]1. 溶质质量=溶液质量×溶质质量分数

2.溶液质量=溶质质量+溶剂质量

[学生活动](一名学生板演例题解析过程,其他学生提出异议。教师最后强调做题格式)

解析:溶质质量=溶液质量×溶质的质量分数

=150 kg×16%=24 kg

溶剂质量=溶液质量-溶质质量

二150 kg-24 kg

二126 kg

答:需24 kg氯化钠和126 kg水。

[设问]如何将上述计算类型作以归纳?

[讨论]

[小结板书]2.已知溶液质量和溶质的质量分数,求溶质和溶剂的质量。 78

[引入]溶质的质量分数在实际生活中应用广泛,而在实际生产中又往往需要把现有的溶液中溶质的质量分数增大或减小呢。

[讨论]在温度不变的条件下,如何使原有溶液的溶质质量分数增大或减小?

[讨论回答]1.增加溶质的质量,可使溶质的质量分数增大。

2.增加溶剂质量,可使溶质的质量分数减小。

[投影]用A、B两个烧杯各取90克溶质的质量分数为10%的硝酸钾溶液,再向A烧杯中加入10 g硝酸钾,向B烧杯中加入10 g水,并用玻璃棒搅拌至全部溶解。

[讨论]1.原溶液中溶质的质量是多少?溶液的质量是多少?溶剂的质量是多少?

2.向原溶液中增加10克硝酸钾(全部溶解)或增加10克水后,溶液中溶质质量、溶剂质量、溶液质量各是多少?

3.上述形成的两种溶液中溶质的质量分数各是多少?

[学生活动](请三名学生分别到黑板上板演,其余学生自己练习并提出异议) 解析:1.溶液的质量=90克

溶质的质量=溶液质量×溶质的质量分数

=90克×10%=9克

溶剂的质量=溶液质量-溶质质量

=90克-9克=81克

2.(1)增加10克硝酸钾后:

溶质质量=9克+10克=19克

溶剂质量=81克(不变)

溶液质量=19克+81克=100克(增加10克)

即90克+10克=100克

(2)加入10克水后:

溶质质量=9克(不变)

溶剂质量=81克+10克=91克(增加)

79

溶液质量=9克+91克=100克(增加10克)

即90克+10克=100克

3.(1)增加10克溶质后:

溶质的质量分数=×100% =×100%=19%

注:若新增的10克溶质未完全溶解,则上述计算错误。

(2)增加10克水后:

溶质的质量分数=×100% =×100%=9%

[小结]在原溶液中,如增加溶质质量则溶质和溶液的质量同时增加,溶液中溶质的质量分数升高;如增加溶剂质量,则溶剂和溶液的质量同时增加,溶液中溶质的质量分数降低。

[课堂练习]

在40克溶质的质量分数为15%的硝酸钾不饱和溶液中,加入10克硝酸钾或10克水,计算所得溶液中溶质的质量分数。

答案:32%,12%

[本课小结]本节课学习了表示溶液组成的一种方法——溶质的质量分数。并能进行两种简单的计算,理解了向溶液中增加溶质或增加溶剂时溶液组成的改变情况并会计算。

[作业]习题1、4、7

板书设计

课题3 溶质的质量分数

80

一、溶质的质量分数

1.定义:溶质的质量与溶液的质量之比。

2.定义式:溶质的质量分数=

二、溶液中溶质质量分数的计算 ×100%

1.已知溶质和溶剂的质量,求溶质的质量分数。

2.已知溶液质量和溶质的质量分数,求溶质和溶剂的质量。

溶质质量=溶液质量×溶质的质量分数

溶液质量=溶质质量+溶剂质量。

课题3 溶质的质量分数(三课时)

第二课时

[复习]溶质质量分数的计算公式。

[投影]将1 g食盐放入烧杯中,再加入9 mL水,用玻璃棒搅拌,至溶解。再向上述烧杯中加入10 mL水,搅拌。(水的密度1 g·cm-3)

[提问]1.试分别写出稀释前后溶质质量、溶液质量、溶质质量分数。

2.分析各量的变化情况。

[回答]1.稀释前溶质质量是1 g,溶液质量是9 g,溶质质量分数为10%;稀释后溶质的质量是1 g,溶液质量是20 g,溶质质量分数是5%。

2.稀释后溶液质量增加,溶质质量分数减小,溶质质量不变。

[讨论]溶液稀释问题解题的关键是什么?

[小结板书]3.溶液稀释和配制问题的计算

关键:稀释前溶质的质量=稀释后溶质的质量

81

[投影]例题:化学实验室现有98%的浓硫酸,但在实验中常需要用较稀的硫酸溶液。要把50 g质量分数为98%的浓硫酸稀释为质量分数为20%的硫酸溶液,需要多少克水?

[设问]根据稀释前后溶质的质量相等,怎样列出计算的方程式?

[学生讨论]

[提示]若设需要加入水的质量为x,请同学们列出方程式。

[学生活动]50g×98%=(50 g+x)×20%

解析:(一名学生板演,其余学生在本上练习,教师强调做题格式)

解法1:解:设需加水的质量为x。

50 g×98%=(50 g+x)×20%

x=195 g

答:把50 g质量分数为98%的浓硫酸稀释成质量分数为20%的硫酸溶液需加水195 g。

[提示]若设稀释后溶液的质量为x,请同学列出方程式。

[学生活动]50g×98%=x×20%

解析:(同上方法)

解:设稀释后溶液的质量为x。

50 g×98%=x×20%

x=245 g

245 g-50 g=195 g

答:把50 g质量分数为98%的浓硫酸稀释成质量分数为20%的硫酸溶液需加水195 g。

[课堂练习]1.把200g 20%的食盐水溶液稀释成10%的溶液需加水多少克?

2.把30 g质量分数为20%的氢氧化钠溶液加水稀释到100 g。此溶液中氢氧化钠的质量分数为多少?

答案:1.200 g 2.6%

82

[投影]某工厂化验室配制5000g 20%的盐酸,需38%的盐酸(密度为1.19 g·cm-3)多少毫升?

[提问]此题与上述练习有何异同?能否用体积直接带入公式进行计算?

[回答]1.相同点都是溶液稀释问题。不同点是上述练习中已知和求都指质量,而此题已知质量求体积。

2.溶质的质量分数是质量比不能用体积直接带入公式计算。

[提问]已知溶液体积、溶液密度、溶质质量分数,你能否写出求溶质质量的计算公式。

[回答并板书]溶质质量=溶液体积×溶液密度×溶质的质量分数

[设问]根据上述公式,并根据稀释前后溶质质量相等,你能否列出方程式? 解:设需38%的盐酸体积为x。

5000 g×20%=1.19 g·cm-3×x×38%,

x≈2211 mL。

答:需38%的盐酸221l mL。

[过渡]以上所有计算均是有关稀释问题,在实际应用中我们经常遇到溶液间化学反应的问题,需要用化学方程式解决溶质质量分数的计算问题。

[板书]4. 溶质的质量分数应用于化学方程式的计算

[投影)100 g某硫酸溶液恰好与13 g锌完全反应。试计算这种硫酸中溶质的质量分数。

[提问]与锌反应的是硫酸溶液中的哪种成分(溶质、溶剂、溶液)?

[回答]溶质与锌发生化学反应。

[讨论]解出此题的关键是什么?

[总结]关键是利用化学方程式先解出硫酸溶质的质量。

[设问]根据以上分析,求解此题。

解:设100 g硫酸溶液中溶质质量为x。

Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑

83

65 98

13 g x

x=19.6 g,

溶质的质量分数=×100% =×100%=19.6%。

答:这种硫酸中溶质的质量分数为19.6%。

[小结]本节课学习了关于溶质质量分数的两种计算类型。了解了不同计算类型的关键点,并会分析题意,能找准各量之间的关系。

[作业]习题2、4、6、8

板书设计

3.溶液稀释和配制问题的计算

关键:稀释前溶质的质量=稀释后溶质的质量

涉及到体积时:

溶质质量=溶液体积×溶液密度×溶质的质量分数

4.溶质的质量分数应用于化学方程式的计算。

注:参加化学反应的是溶液中的溶质。

课题3 溶质的质量分数(三课时)

第三课时

84

[提问]1.20℃时,食盐的溶解度是36g,这句话的含义是什么?

2.什么叫溶质的质量分数?写出溶质质量分数的计算公式。

[回答]

[设问]溶解度与溶质的质量分数概念间有什么区别和联系?

[板书]三、溶解度与溶质的质量分数间的区别和联系

[投影]区别:

[学生活动](互相讨论填写上表)

[答案]1.①一定温度时,100 g溶剂中最多溶解溶质的质量。

②任意溶液中溶质质量与溶液质量之比。

2. ①表示某物质溶解能力的大小。

②表示任一溶液的组成(即浓度的大小)。

3.①一定温度时 ②不定温度

4.①饱和状态 ②可饱和可不饱和

5.①g ②无单位

[设问]两个概念间有何联系?

[讨论]1.溶液是均一的,一种溶液各部分的溶质的质量分数是否相同?

2.对饱和溶液来说,若溶剂的质量是100 g,溶质的质量是多少? 85

3.试分析溶解度与饱和溶液中溶质的质量分数的关系。

[小结]1. 一种溶液各部分的溶质的质量分数是相同的。

2.对饱和溶液(某温度)来说,若溶剂的质量是100 g,溶质的质量是该温度下此溶质的溶解度。

3.饱和溶液中溶质的质量分数=×100%

[板书]联系:饱和溶液中溶质的质量分数=×100%

[练习]1.把40 g 20%的食盐水倒出一半,剩下的食盐水中食盐的质量分数是 。

2.在60℃时,硝酸钾的溶解度是110g,则60℃时硝酸钾饱和溶液中硝酸钾的质量分数是 。

[答案]1.20% 2.52.4%

[转折提问]如果我们要配制溶质质量分数一定的溶液,需要哪些仪器和操作?

[引导分析、讨论]

[总结板书]四、配制溶质质量分数一定的溶液

仪器:托盘天平、药匙、量筒、玻璃棒。

步骤:1.计算,2.称量、量取,3.溶解。

[强调]1.天平使用时注意用称量纸、左物右码的原则。

2.量筒量取液体时注意观察的方法,不可俯视或仰视。

3.溶解时用玻璃棒搅拌能加快溶解,但搅拌时不可将溶液溅出。

[学生活动](投影以下内容)

1.计算配制50g质量分数为6%的氯化钠溶液所需氯化钠和水的质量:氯化钠

g,水 g。

2.用托盘天平称量所需的氯化钠,倒入烧杯中。

86

3.把水的密度近似看作1 g·cm-3。用量筒量取所需的水,倒入盛有氯化钠的烧杯里。

4.用玻璃棒搅拌,使氯化钠溶解。

5.将配好的溶液装入试剂瓶中,盖好瓶塞并贴上标签(标签中应包括药品名称和溶液中溶质的质量分数),放到试剂柜中。

[小结]本节课我们复习总结了溶解度与溶质质量分数间的区别与联系。同时还练习了配制一定溶质质量分数的溶液,了解了配制溶液的步骤及所需仪器。

[作业]家庭小实验:自制汽水

板书设计

三、溶解度与溶质质量分数间的区别和联系

区别:

联系: 饱和溶液中溶质的质量分数=

四、配制溶质质量分数一定的溶液

仪器:托盘天平、药匙、量简、玻璃棒。 ×100%

步骤:1. 计算.2.称量、量取,3.溶解。

考题回顾

87

1.在一定温度下,某固态溶质(不含结晶水)的水溶液甲,经历如下变化: 溶液甲溶液乙溶液丙

下列结论正确的是????????????????????(天津) ( )

A. 溶液甲可能是饱和溶液

B.溶液乙一定是不饱和溶液

C. 溶液乙和溶液丙中的溶质质量分数可能相等

D.溶液丙若再蒸发5 g水,析出的晶体可能大于2g

2.有关溶液(溶质为固体)的说法中,正确的是(江苏连云港)?????( )

A.对于同一溶质的溶液而言,饱和溶液一定比不饱和溶液浓

B. 只要温度不变,某物质饱和溶液中溶质的质量分数也不变

C. 饱和溶液中析出晶体后,溶质的质量分数一定减小

D. 不饱和溶液转化为饱和溶液,其溶质的质量分数一定增加

3.配制0.9%的医用生理盐水500 g,需氯化钠________g,蒸馏水________g。(四川)

答案:1.CD 2.B 3.4.5 495.5

备课资料

1.溶液的稀释

根据稀释前后溶质的总量不变进行运算,无论是用水,或是用稀溶液来稀释浓溶液,都可计算。

(1)用水稀释浓溶液

设稀释前的浓溶液的质量为m,其溶质的质量分数为a%,稀释时加入水的质量为n,稀释后溶质的质量分数为b%。

则可得 m×a%=(m+n)×b%

(2)用稀溶液稀释浓溶液

88

设浓溶液的质量为A,其溶质的质量分数为a%,稀溶液的质量为B,其溶质的质量分数为b%,两液混合后的溶质的质量分数为c%。

则可得 A×a%+B×b%=(A+B)×c% (1)

(2)

为了便于记忆和运算,可列成十字交叉图式如下:

这种运算方法,叫十字交叉法。

注意:在用十字交叉法计算时,c%必须是已知的量,即用这种方法不能求c%。 例:利用95%的浓硫酸和5%的稀硫酸配制成30%的硫酸溶液2000 g,问需这两种溶液各多少克?

解:

所以

这里表明,5份重的95% H2SO4溶液和13份重的5%H2SO4溶液混合,可配得

5+13=18份重的30%的H2SO4溶液。

故可得,95%H2SO4溶液的用量为:

89

2000 g×=555.6 g

5%H2SO4溶液的用量为:

2000 g×=1444.4 g。

2.表示溶液组成的其他方法

(1)物质的量浓度

溶液中某溶质B的物质的量浓度,简称B的浓度,用符号cB或[B]表示。它的定

义式是

cB=nB/V,式中nB是溶质B物质的物质的量,其单位是摩尔(mol);V是溶液的体

积,单位用升(L)表示。在说明cB时,也应同时指明基本单元。例如,H2SO4的物质的量浓度c(H2SO4)=0.1 mol·L-1;c(H+)=0.1 mol·L-1。括号中的符号表示物

质的基本单元。

必须注意,凡是说到溶质B的浓度就是专指B的物质的量浓度。

(2)质量摩尔浓度

溶液中某溶质B的物质的量除以溶剂的质量,称为该溶质的质量摩尔浓度。单位

-1为mol·kg,符号为mB。

mB=nB/W

式中W为该溶剂的质量,以千克(kg)作单位;nB是溶质B的物质的量,以摩尔作

单位。

质量摩尔浓度的优点是不受温度的影响。对于极稀的水溶液来说,其物质的量浓度与质量摩尔浓度的数值几乎相等。

第十单元《酸和碱》

课题1 常见的酸和碱(三课时)

90

[教学目标]

1.知识与技能

(1)知道几种常见酸和碱的主要性质和用途。

(2)会用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性。

(3)认识酸和碱的腐蚀性及使用时的安全注意事项。

(4)能完成简单的探究实验。

2.过程与方法

(1)进一步认识和体验科学探究的过程。

(2)运用实验的方法获取信息,运用比较概括等方法对获取的信息进行加工。

(3)增强对化学现象的探究欲,发展善于合作、勤于思考的科学精神。

3.情感态度与价值观

进一步增强探究物质的好奇心和求知欲。

[教学重点]

1.运用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性。

2.酸碱各自相似的化学性质。

[教学难点]

酸和碱各自具有相似化学性质的原因。

[教学方法]

复习、总结、联系实际、实验探究、巩固练习。

[教具准备]

教师用具:仪器:烧杯、玻璃棒、锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、短玻璃导管、镊子、投影仪;

药品:浓硫酸、鸡爪、NaOH溶液(20%)。

91

学生用具:仪器:滴管、研钵,烧杯、纱布、纸、小木棍、布、玻璃片、玻璃棒、点滴板、镊子、表面皿、蒸发皿、溶液导电性实验仪器;

药品:食醋、稀盐酸、稀硝酸、稀硫酸、食盐水、石灰水、氢氧化钠溶液、紫色石蕊试液、无色酚酞试液、酒精、花(果实)、浓盐酸、浓硫酸、生锈的铁钉、NaOH固体、生石灰、蒸馏水。

[课时安排]

3课时

第一课时:酸和碱溶液与酸碱指示剂的反应。

第二课时:几种常见酸和碱的主要性质和用途。

第三课时:酸和碱各自具有相似化学性质的原因。

教学过程

第一课时

[回忆]在生活中,你接触过、听说过哪些酸和碱?

[学生发言]如:酸有醋酸、盐酸、硫酸、硝酸、果酸,碱有石灰水中的溶质、氢氧化钠。

[设问]我们如何确定这些物质是酸还是碱?

[回想]二氧化碳通入紫色的石蕊试液中,溶液颜色有什么变化?是什么物质使溶液改变了颜色?

[学生回答]1.溶液由紫色变成红色。

2.二氧化碳溶于水生成了碳酸,是碳酸改变了溶液的颜色。

[讨论]根据以上知识,试讨论确定物质是酸还是碱的方法。

[学生发言]取各物质的溶液各少量,分别滴入几滴石蕊试液,若试液由紫色变为红色,则被测溶液是酸溶液,否则为碱溶液。

[引导]好,通过下面的活动与探究即可验证你设想的正确与否。

[活动与探究](投影展示)

92

将10支试管分成两组,每组的5支试管中分别加入少量食醋、石灰水、盐酸、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液。向其中一组试管中滴入紫色石蕊试液2—3滴,向另一组试管中滴入2~3滴无色酚酞溶液,观察现象。

[学生活动]

[展示与交流](交流实验结果) [实验结果]

[设问]分析实验结果,根据你刚才的设想能确定哪些物质是酸,哪些物质是碱吗? [回答]食醋、稀盐酸是酸,碱不容易确定。 [教师]同学们的设想很好,只是有略微不足。 [投影板书] 一、酸碱指示剂

1.酸碱指示剂(简称:指示剂)能跟酸或碱的溶液起作用而显示不同的颜色。常见的有:石蕊溶液、酚酞溶液。

93

2.变色规律:

石蕊溶液遇酸溶液变成红色,遇碱溶液变成蓝色。

酚酞溶液遇酸溶液不变色,遇碱溶液变成红色。

[讨论]根据上面的实验及说明,试分析这5种物质,哪些是酸溶液,哪些是碱溶液?

[学生总结]食醋、盐酸是酸溶液;石灰水、氢氧化钠溶液是碱溶液;氯化钠溶液既不是酸溶液,也不是碱溶液。

[教师]试总结如何用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性。

[讨论]

[总结]检验溶液是酸性的方法:取少量该溶液,滴入几滴石蕊试液,若溶液呈现红色,则说明该溶液为酸性溶液。

检验溶液为碱性的方法:取少量该溶液,滴入几滴石蕊试液,若溶液呈现蓝色;或者滴入几滴无色的酚酞试液,若溶液呈现红色,则说明该溶液为碱性溶液。

[板书]3.用酸碱指示剂检验溶液的酸碱性。

[过渡]酸碱指示剂的种类很多,不只是石蕊试液和酚酞试液。在日常生活中指示剂随处可见,同学们可通过下面的活动体验一下。

[活动与探究](投影展示)

(1)取几种植物的花瓣或果实(如牵牛花、月季花、紫卷心菜、胡萝卜等),分别在研钵中捣烂,加入酒精(乙醇与水的体积比为1:1)浸泡。

(2)用纱布将浸泡出的汁液过滤或挤出,得到指示剂。

(3)试验指示剂在上述5种溶液中的颜色变化。

(每小组可以自制1~2种指示剂)

94

[学生活动] [交流]交流实验结果,比较所制得的指示剂中,哪些在酸或碱溶液中的颜色变化效果较好。

[反思]通过上述活动与探究,你有什么想法?

[学生发言]如:1.化学知识与生活实际结合得非常密切。

2.我们要养成从生活中搜集化学资料的习惯。

3.花有助于我们的化学研究,但我们不应随意采摘公共场所等地的花。

[联想]花为我们的生活增添了生机和活力。请你谈一谈:为什么会出现“万紫千红”的花?

[学生讨论发言]

花可以制备指示剂,所以花在酸性或碱性环境中会显示特殊的颜色,不同的花在各自的生长环境中颜色各异,所以会有万紫千红的景象。

[小结]本节课我们认识了酸碱指示剂,熟悉了石蕊试液、酚酞试液在酸碱中的变色规律,并能利用这一点检验溶液的酸碱性。

[作业]习题2、3

在家里收集果汁、肥皂水、洗洁剂的水溶液、洗发水的水溶液等,用自制的指示剂检验它们的酸碱性。

板书设计

第十单元 酸和碱

课题1 常见的酸和碱

一、酸碱指示剂

1.酸碱指示剂(简称:指示剂)能跟酸或碱的溶液起作用而显示不同的颜色。常见的有:石蕊溶液、酚酞溶液。

2.变色规律;

石蕊溶液遇酸溶液变成红色,遇碱溶液变成蓝色。

95

酚酞溶液遇酸溶液不变色,遇碱溶液变成红色。

3.用酸碱指示剂可以检验溶液的酸碱性。

课题1 常见的酸和碱(三课时)

第二课时

[引入]上节课我们学习了酸碱指示剂,并熟悉了几种酸和碱,这节课我们重点探讨几种酸和碱的性质和用途。

[板书]二、几种常见的酸

[活动与探究](投影展示)

(1)观察盐酸、硫酸的状态。

(2)分别打开盛有浓盐酸、硫酸的试剂瓶的瓶盖,观察现象并闻气味。

[教师]强调闻气味的方法。

[学生活动]

[讨论交流]

[总结]

96

[引导]探究了盐酸、硫酸的一些简单性质,你是否想了解它们的用途呢?

[投影]

[引导]浓硫酸有吸水性,在实验室中常用它作干燥剂。那在使用浓硫酸时应注意哪些问题?进行完下面的活动与探究,你就会明白使用浓硫酸的注意事项。

[活动与探究](投影展示)

将纸、小木棍、布放在玻璃片上做实验:

[教师]提醒学生注意安全,不要将浓硫酸沾到皮肤和衣服上。

[学生活动](教师注意学生安全)

[交流]纸上留下黑色的字迹;小木棍上被浓硫酸触及的部位变黑;布料上滴有浓硫酸的部位已破烂。

[反思]通过上面的活动与探究,你有什么想法?

[学生发言]使用浓硫酸时,必须十分小心,切不可将浓硫酸滴在皮肤和衣服上。

[教师讲解]浓硫酸具有强腐蚀性。它能夺取纸张、木材、布料、皮肤(都由含碳、氢、氧等元素的化合物组成)里的水分,生成黑色的炭。

97

[引导]浓硫酸有吸水性,那浓硫酸与水作用时还会出现哪些问题?

[教师演示]将浓硫酸沿烧杯壁缓慢地注入盛有水的烧杯里,用玻璃棒不断搅动,并让学生用手接触烧杯外壁。

[分析讨论]手有什么感觉?这说明了什么?

[学生]用手接触烧杯外壁,感到比较烫。这说明浓硫酸溶于水时放出大量的热。

[设问]能否将上述实验稍作调整,将水注入浓硫酸里?

[学生发言]能;不能。

[教师演示]在500mL锥形瓶中盛约25 mL浓硫酸,锥形瓶双孔塞的一孔中装分液漏斗(盛有水),另一孔装短玻璃导管。将分液漏斗中的少量水缓慢滴入锥形瓶,观察现象。

[学生描述现象]

水立刻沸腾,液滴向四周飞溅。

[设问]四周飞溅的液滴若接触了人的皮肤,后果会怎样?能否将第1个演示实验中的水、浓硫酸对调?

[学生回答]1.皮肤立即被腐蚀,生成黑色的炭。

2.不能将水沿烧杯壁缓慢地注入浓硫酸里。

[教师]水的密度较小,浮在浓硫酸上面,溶解时放出的热会使水立刻沸腾,使硫酸液滴向四周飞溅。

稀释浓硫酸的正确操作:如演示实验1。

[小结并板书]1.浓硫酸:(1)有吸水性,在实验室中常用它作干燥剂。

(2)浓硫酸具有强腐蚀性,使用时必须十分小心。

(3)稀释浓硫酸的正确操作:将浓硫酸沿着烧杯壁缓慢地注入盛有水的烧杯里,用玻璃棒不断搅动。

(4)如果不慎将浓硫酸沾到皮肤或衣服上,应立即用布擦掉,再用大量水冲洗,然后涂上3%~5%的碳酸氢钠溶液。

[思考]如果将稀硫酸沾到皮肤或衣服上,是否也要进行类似浓硫酸的操作?为什么?

98

[学生思考后发言]1.稀硫酸没有强腐蚀性,不必采取处理浓硫酸的操作。 2.应该采取同样的操作。因为稀硫酸中的水会慢慢蒸发,日久后会变成浓硫酸,同样会腐蚀皮肤、衣服。

[过渡]前面我们探究了几种酸的物理性质,下面来探究它们的化学性质。 [活动与探究](投影展示)

(1)如下图所示,在白色点滴板上进行实验,并观察现象。

(2)回忆第八单元所学的几种金属分别与稀盐酸或稀 硫酸的反应,写出化学方程式。

[讨论]上面反应的生成物有什么共同之处?

(3)将一根生锈,的铁钉分别放入盛有稀盐酸和稀硫酸的试管里,过一会儿取出,用水洗净,铁钉表面和溶液颜色有什么变化? [讨论]①上面反应的生成物有什么共同之处?

99

②利用上面的反应可以清除金属制品表面的锈,除锈时能否将金属制品长时间浸在酸中?为什么?

(4)根据上面的实验和讨论,试归纳出盐酸、硫酸等酸有哪些相似的化学性质。

[学生活动,教师巡视]

[交流与讨论]

[总结并板书]

2.酸有一些相似的化学性质

(1)能使酸碱指示剂显示不同的颜色。

(2)能与多种活泼金属反应,生成氢气。

(3)能与某些金属氧化物反应,生成水。

[过渡]探究了酸的性质,下一步我们来探究几种碱的性质。

[板书]三、几种常见的碱

[活动与探究](投影展示)

用镊子夹取3小块氢氧化钠进行实验(切勿用手拿)。

[学生活动]

[互相交流]

[现象与分析]

100

[教师讲解]1.潮解:氢氧化钠暴露在空气中时容易吸收水分,表面潮湿并逐渐溶解,这种现象叫做潮解。

2.氢氧化钠用途:可用作气体的干燥剂。

[引导]氢氧化钠除了有上述性质外,还有什么重要的性质?

[教师演示]将一支洗净的鸡爪放在盛有约20%氢氧化钠溶液的烧杯中,放置约20 min后取出,观察鸡爪的变化。(注:这个实验耗时较长,所以可以提前准备这个实验)

[学生观察现象]鸡爪被氢氧化钠溶液腐蚀。

[反思]通过这个实验,你有什么感想?

[学生]使用氢氧化钠时应十分小心。

[教师]1.氢氧化钠有强烈的腐蚀性,俗名叫做苛性钠、火碱、烧碱。使用时要十分小心。

2.若不慎将碱液沾到皮肤上,要用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。

[介绍](投影展示)

氢氧化钠的用途:是一种重要的化工原料,广泛用于肥皂、石油、造纸、纺织和印染等工业。氢氧化钠能与油脂反应,在生活中可用来去除油污,如炉具清洁剂中就含有氢氧化钠。

[过渡]检验二氧化碳时用到的石灰水就是氢氧化钙的水溶液,氢氧化钙也是一种重要的碱,下面我们简单了解它的性质。

[实验]在蒸发皿中放一小块生石灰,加少量水,观察现象。

[学生实验后发言]生石灰接触水放出大量的热,使水沸腾。

[教师]1.生石灰与水发生化学反应:

CaO+H2O====Ca(OH)2,反应放出大量的热,这些热量可以将鸡蛋煮熟。

2.氢氧化钙俗称熟石灰或消石灰,对皮肤、衣服等也有腐蚀作用,使用时应注意安全。

101

[总结并板书]1.碱有腐蚀性,使用时应十分小心。 2.可作为干燥剂的有:浓硫酸、氢氧化钠。

[过渡]前面我们探讨了酸的化学性质。那碱会有什么化学性质呢?我们用同样的方法进行探讨。 [活动与探究]

(1)如右图所示,在白色点滴板上进行实验,并观察现象。

(2)①回忆检验二氧化碳的反应,写出化学方程式:

氢氧化钙能与空气中的二氧化碳反应,生成坚硬的碳酸钙。将氢氧化钙、粘土和沙子混合,用来作建筑材料,就是利用氢氧化钙的这一性质。 ②氢氧化钠在空气中不仅吸收水分,还会发生下列反应: 2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O 所以,氢氧化钠必须密封保存。

讨论:上面两个反应有什么共同之处?三氧化硫与碱的反应与上面的两个反应类似,试写出三氧化硫与氢氧化钠反应的化学方程式:

(3)根据上面的实验和讨论,试归纳出氢氧化钠、氢氧化钙等碱有哪些相似的化学性质。 [学生活动] [交流与讨论]

[讨论结果]Ca(OH)2+CO2====CaCO3↓+H2O,2NaOH+CO2====Na2CO3+H2O,这两个反应都是非金属氧化物与碱的反心,都生成水,另一种产物的化学式特点是都由金属元素与原子团组成。原子团:CO2→CO3原子团、SO2→SO3原子因、SO3→SO4原子团(氧原子数增加1个)。所以:2NaOH+SO3====Na2SO4+H2O

102

[总结板书]

3.碱有一些相似的化学性质:

(1)碱能使酸碱指示剂显示不同的颜色。

(2)碱能与某些非金属氧化物反应,生成水。

[反思]这节课我们都学习了哪些知识?

[小结]这节课我们探究了几种酸和碱的性质,体会到了酸和碱都有一定的腐蚀性,使用时必须十分小心,另外还总结出了酸、碱各自相似的化学性质。

[作业]习题4、5

板书设计

二、几种常见的酸

1.浓硫酸

(1)吸水性

(2)强腐蚀性

(3)稀释操作

(4)不慎沾到皮肤或衣服上后的处理方法

2.酸有一些相似的化学性质

(1)能使酸碱指示剂显示不同的颜色。

(2)能与多种活泼金属反应,生成氢气。

(3)能与某些金属氧化物反应,生成水。

三、几种常见的碱

1. 碱有腐蚀性,使用时应十分小心。

2.可作为干燥剂的有:浓硫酸、氢氧化钠。

3.碱有一些相似的化学性质:

(1)碱能使酸碱指示剂显示不同的颜色。

103

(2)碱能与某些非金属氧化物反应,生成水。

第十单元 酸和碱

课题1 常见的酸和碱(三课时)

第三课时

[引入]通过上节课的活动与探究,我们知道酸碱各自具有相似的化学性质,它们为什么会具有相似的化学性质呢?

[探究实验]采用导电仪分别试验盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氯化钠溶液、蒸馏水、乙醇的导电性。

[学生活动]

[交流探究结果]

[探究结果]蒸馏水和乙醇不导电,而盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、氯化钠溶液均能导电。

[设问]这些溶液为什么能导电?

[联想]金属能导电的原因是什么?

[学生回答]金属中存在着能自由移动的电子,电子带负电,在电场的作用下,电子定向运动产生电流。

[设问]金属能导电是带电电子的原因,溶液也是如此吗?

[教师讲解](用FLASH动画展示下述过程)

HCl在水中会解离出H+和Cl-,H2SO4在水中会解离出H+和SO,HNO3在水中会解

离出H+和NO,NaOH在水中会解离出Na+和OH-,Ca(OH)2在水中会解离出Ca2+和

OH-,NaCl在水中会解离出Na+和Cl-。这些带电的阴阳离子在溶液中可以自由移动,在电场的作用下,会定向运动产生电流。

[分析]比较上述物质的解离情况,试分析酸碱各自具有相似化学性质的原因。 104

[学生思考、讨论、总结]

[归纳]盐酸、硫酸、硝酸在水溶液中都解离出H+和酸根离子,即在不同的酸溶液中都含有相同的H+,所以酸有一些相似的性质。我们把在水溶液中能电离出唯一的阳离子(H+)的化合物叫做酸。

氢氧化钠、氢氧化钙这些碱,在水溶液中都能解离出金属离子和OH-,即在不同的碱溶液中都含有相同的OH-,所以碱具有一些相似的性质。我们把在水溶液中能电离出唯一的阴离子(OH-)的化合物叫做碱。(对于碱的概念的探究描述,可由学生仿照酸的探究方式自主总结)

[板书]四、酸、碱的概念

酸:在水溶液中能电离出唯一的阳离子(H+)的化合物。

碱:在水溶液中能电离出唯一的阴离子(OH-)的化合物。

[反思]通过本节课的学习,你认为我们的探究思路是什么?

[学生思考、讨论]

[总结]探究思路:实验探究→发现共性→设想共性的原因→再实验探究→理论解释→总结出酸、碱的概念。

[反思]学习了本节课,你们有什么收获?

[学生发言]如:1.理解了酸、碱各自具有相似化学性质的原因。

2.初步认识了酸、碱,能简述它们的概念。

3.明白了溶液导电的原因是因为存在自由移动的离子,不同于金属。

4.又学习了一种化学探究的方法。

[作业]实验探究中,氯化钠溶液也能导电,但氯化钠既不是酸,又不是碱,它属哪类物质,请同学们查阅资料。

板书设计

四、酸、碱的概念

酸:在水溶液中能电离出唯一的阳离子(H+)的化合物。

碱:在水溶液中能电离出唯一的阴离子(OH-)的化合物。

考题回顾

105

1.下列物质不能作为气体干燥剂的是????????????(甘肃) ( )

A.生石灰 B.熟石灰

C. 烧碱 D.浓硫酸

2.下列物质在空气中敞口放置一段时间后,因发生化学变化而使质量增加的是???????????????????????????(天津) ( )

A.浓硝酸 B.浓盐酸

C.固体氢氧化钠 D.浓硫酸

3.化学晚会上,小明将一张滤纸贴在黑板上,然后依次向滤纸上喷洒A、B两种无色试剂。当喷洒A时,白色的滤纸上出现了一只红色的月季花;再喷洒B时,红色的月季花又逐渐消失。假若B是稀盐酸,则A可能是 (只填一种) (天津)。

4.下列物质露置于空气中一段时间后,质量减小的是?(上海市闽行区) ( )

A.浓盐酸 B.浓硫酸

C. 生石灰 D.固体烧碱

5.园林工人在树身下部涂上一层石灰浆,石灰浆的作用是???(广东) ( )

A.美观作用 B.杀菌作用

C. 标记作用 D.以上说法都不对

答案:1.B 2.C 3.酚酞溶液或KOH溶液、NaOH溶液 4.A 5.B

备课资料

1.盐酸的用途

盐酸能用于制造氯化锌等氯化物(氯化锌是一种焊药),也能用于从矿石中提取镭、钒、钨、锰等金属,制成氯化物。

随着有机合成工业的发展,盐酸(包括氯化氢)的用途更广泛。如制聚氯乙烯 塑料,用于合成多种有机氯化物,用于水解淀粉制葡萄糖,用于制造盐酸奎宁(治疗疟疾病)等多种有机药剂的盐酸盐等。

2.胃液里的盐酸

106

在人的胃液里HCl的质量分数大约是0.45%~0.6%。胃液里的盐酸由胃底腺的壁细胞所分泌,它具有以下的功用:(1)促进胃蛋白酶的作用,使蛋白质容易水解被人体吸收;(2)使二糖类物质如蔗糖、麦芽糖水解;(3)杀菌。

3.生活中的几则酸碱问题

多吃碱性食物可防心血管硬化

研究发现,多吃碱性食物可保持血液呈弱碱性,使得血液中乳酸、尿素等酸性物质减少,并能防止其在血管壁上沉积,因而有软化血管的作用,故有人称碱性食物为“血液和血管的清洁剂”。这里所说的酸碱性,不是食物本身的性质,而是指食物经过消化吸收后,留在体内的元素的性质。常见的酸性元素有氮、碳、硫等;常见的碱性元素有钾、钠、钙、镁等。有的食物如番茄、橘子口味很酸,却都是地地道道的强碱性食物,因为它们在体内代谢后的最终元素是钾元素等。一般地说,大米、面粉、肉类、鱼类、蛋类等食物几乎都是酸性食物,而蔬菜、水果、牛奶、山芋、土豆、豆制品及水产品等则都是碱性食物。注意科学饮食,改进膳食结构,加强体育锻炼,并养成良好的生活习惯,血管硬化可望得到延缓和逆转。

碱性食物与智商

近年来,医学研究发现,人体体液的酸碱度与智商水平有密切关系。在体液酸碱度允许的范围内,酸性偏高者智商较低,碱性偏高则智商较高。科学家测试了数十名6至13岁的男孩,结果表时,大脑皮层中的体液pH大于7.0的孩子,比小于7.0的孩子的智商高出1倍之多。

人们知道,健康人的体液(主要是血液)应呈微碱性(pH约为7.3至7.5),这样有利于机体对蛋白质等营养物质的吸收利用,并使体内的血液循环和免疫系统保持良好状态,人的精力也就显得较为充沛。而有些孩子表现脾气暴躁、多动,学习精力不集中,常感疲乏无力,且易患感冒、龋齿及牙周炎等疾病,其原因可能与体液酸碱度偏低有关。人体酸碱度的高低主要由体内酸性无机盐和碱性无机盐的水平来决定,其取决因素除机体内部的自我调节功能外,就是日常膳食中的食物构成。按食物本身所含元素成分的多少,可分为碱性食物、酸性食物和中性食物。凡含钾、钙、镁、钠等元素较多的食物,如各种蔬菜、水果、牛奶、大豆和菌类食物等,一般为碱性;而含磷、氯、硫等元素较多的食物,如肉类、禽蛋类、鱼类等动物性食物及面粉、大米、花生等,一般为酸性;某些提炼很纯的油脂、糖、淀粉等列为中性食物。

在现实生活中,孩子所食用的酸碱性食物不是很均衡的。某些学习成绩欠佳、智力发育水平较低的孩子,往往多属酸性体质,家长应注意让他们多吃些碱性食物,这对提高孩子的智商和学习成绩是很有帮助的。

但必须指出,孩子的身体尚处于生长发育期,十分需要各种蛋白质、脂肪、维生素及矿物质,而这些必需营养素有相当多存在于动物性食物中。因此,家长 107

们应合理安排孩子的一日三餐,尽量做到荤素搭配,粗细搭配,酸碱性食物均衡摄入,两者若有偏差,则对孩子健康成长不利。

你喝的是碱性水吗?

“水就是水,能解渴就行,没什么其他用处??”十年前,甚至是五年前,还可能有人会这样说。而现在,饮用水对于人体的重要性已经被越来越多的中国老百姓所认同,然而,在当前纷纷扰扰、品牌层出不穷的饮用水市场,如何选择一种安全、健康的饮用水,已成为真正的当务之急。

4.自制酸碱指示剂

花瓣中含有一些植物色素,这些色素在酸性或碱性溶液中呈现不同的颜色。用花瓣的汁液,也可以制成酸碱指示剂。

(1)收集不同颜色的新鲜花瓣或紫萝卜皮,各取适量,研碎,加入适量水和酒精(两者体积比为1:1)浸泡、过滤,得到植物色素提取液,将提取液分别装入小试剂瓶中备用。

(2)将上述植物色素提取液分别滴入白醋、蒸馏水、澄清石灰水中,观察颜色的变化,并记录。

(3)选择颜色变化明显的植物色素提取液作为酸碱指示剂,并检验稀盐酸、氨水、食盐水等溶液的酸碱性。

第十单元《酸和碱》

课题2 酸和碱之间会发生什么反应(两课时)

[教学目标]

1.知识与技能

(1)知道酸和碱之间发生的中和反应。

(2)了解酸碱性对生命活动和农作物的影响,以及中和反应在实际中的应用。

(3)会用pH试纸检验溶液的酸碱性,了解溶液的酸碱度在实际中的意义。 108

2.过程与方法

(1)会用分析、归纳的方法对有关信息加工处理。

(2)会用观察的方法辨析事物。

3.情感态度与价值观

(1)学习化学应理论联系实际。

(2)进一步增强学习化学的兴趣。

[教学重点]

1. 酸碱之间的中和反应。

2.用pH试纸检验溶液的酸碱性。

[教学难点]

中和反应的探究过程。

[教学方法]

观察、分析、归纳、联系生活、活动实践。

[教具准备]

教师用具:投影仪、pH试纸。

学生用具:仪器:烧杯、滴管、玻璃棒、玻璃片、纸巾、pH试纸、标准比色卡、线;

药品:氢氧化钠溶液、酚酞溶液、稀盐酸、稀硫酸、橘汁、糖水、牛奶、番茄汁、肥皂水、汽水、自来水、洗洁精、醋、酱油、头发样品、五种不同pH的溶液。

[课时安排]

2课时

第一课时:中和反应及其应用。

第二课时:溶液酸碱度的表示方法。

教学过程

109

第一课时

[引入提问]酸、碱各自具有一些化学性质,那酸与碱之间会发生化学反应吗?

[学生]1.能 2.不能

[教师]能否反应,我们应用事实说话,请同学们进行下面的活动与探究。

[活动与探究](投影展示)

(1)如图所示,在烧杯中加入10 mL氢氧化钠溶液,滴入几滴酚酞溶液。再用滴管慢慢滴入稀盐酸,并不断搅拌溶液,至溶液颜色恰好变成无色为止。

(2)取2滴上述反应后的无色溶液滴在玻璃片上,使液体蒸发,观察玻璃片上的现象。

[教师强调]1.用滴管滴入盐酸时要缓慢,一滴一滴加入,以便观察实验现象。

2.在向氢氧化钠溶液中滴盐酸时,要边滴边搅拌。

[学生活动]

[讨论]玻璃片上的物质是氢氧化钠吗?为什么?

[学生总结]氢氧化钠是碱,其溶液能使酚酞溶液显示红色,随着盐酸的加入,红色逐渐消失变成无色,所以此时的溶液肯定不是碱性溶液。玻璃片上的白色物质是溶液中新生成的溶质。

[讲解](借助FLASH动画展示反应过程)

在上面的实验中,发生了这样的反应:

NaOH+HCl====NaCl+H2O

[介绍]其他的酸和碱也能发生类似的反应。

例:Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O

2NaOH4+H2SO4====Na2SO4+2H2O

110

[设问]试总结上述三个反应的特点。

[讨论]

[学生发言]

[教师总结]三个反应都生成水,另一种产物(氯化钠、氯化钙、硫酸钠)都是由金属离子和相应的酸根离子构成的,我们把这类化合物叫做盐。我们把这类化学反应叫做中和反应。

[板书]一、中和反应

1.中和反应:酸与碱作用生成盐和水的反应。

2.盐:在水溶液中能解离出金属离子和酸根离子的化合物。

[过渡]理解了中和反应的概念,下面我们看几则资料。

[投影]

1.改变土壤的酸碱性

根据土壤情况,可以利用中和反应,在土壤中加入酸性或碱性物质,以调节土壤的酸碱性,利于植物生长。例如,近年来由于空气污染造成酸雨,导致一些地方的土壤变成酸性,不利于作物的生长,于是人们将适量的熟石灰加入土壤,以中和酸性。

2.处理工厂的废水

工厂生产过程中的污水,需进行一系列的处理。例如,硫酸厂的污水中含有硫酸等杂质,可以用熟石灰进行中和处理。

3.用于医药

人的胃液里含有适量盐酸,可以帮助消化,但是如果饮食过量时,胃会分泌出大量胃酸,反而造成消化不良。在这情况下,可以遵医嘱服用某些含有碱性物质的药物,以中和过多的胃酸。

我们可能都被蚊虫叮咬过。被蚊虫叮咬后,叮咬处很快肿成大包,这是因为蚊虫能在人的皮肤内分泌出蚁酸,从而使皮肤肿痛。如果涂一些含有碱性物质(如NH3·H2O)的药水,就可减轻痛痒。

[提问]这些资料说明了什么?

[学生讨论回答]中和反应用途很广。

111

[板书]3.中和反应在日常生活和工农业生产中有广泛的应用。

[提问]试写出工厂处理废水的化学方程式。

[学生板演]Ca(OH)2+H2SO4====CaSO4+2H2O

[引导]有一种胃药的主要成分是Al(OH)3,试写出用这种胃药治疗胃酸的化学方

程式。

[学生板演]Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O

[讨论]你还能再举出一些利用中和反应的实例吗?

[学生发育]

[小结]本节课我们学习了中和反应,简单了解了中和反应的原理,会写一些中和反应的化学方程式,并了解了中和反应在生活和生产中的重要作用。

[作业]习题4、5、8

板书设计

课题2 酸和碱之间会发生什么反应

一、中和反应

1.中和反应:酸与碱作用生成盐和水的反应。

2.盐:在水溶液中能解离出金属离子和酸根离子的化合物。

3.中和反应在日常生活和工农业生产中有广泛的应用。

课题2 酸和碱之间会发生什么反应(两课时)

第二课时

[引入]在生活、生产和科学研究中,有时仅知道溶液是酸性还是碱性是不够的,经常还需要知道溶液的酸碱性强弱程度,即溶液的酸碱度。例如:就某地区的土壤而言,不仅要知道它呈酸性还是碱性,还要确切知道该土壤的酸碱度,以便选择适宜种植的植物。

112

[设问]利用酸碱指示剂,只能试验溶液是酸性还是碱性,不能试验溶液的酸碱度。那么怎样表示和测定溶液的酸碱度呢?

[讲解]溶液的酸碱度常用pH来表示,pH的范围在0~14之间。

[投影

]

[板书]二、溶液的酸碱度表示法——pH

1.溶液的酸碱度常用pH来表示,pH范围通常在0~14之间。

pH<7 溶液呈酸性

pH>7 溶液呈碱性

pH=7 溶液呈中性

[比一比,赛一赛]以小组为单位,在组与组之间展开竞赛,看谁能很快记住酸碱度与pH之间的关系。

[课堂练习]

1.下列各pH表示溶液酸性最强的是?????????????????( )

A.pH=14 B.pH=7 C. pH=1 D.pH=0

2.已知苹果汁的近似pH为2.9~3.3,在苹果汁中滴入紫色石蕊试液,显示的颜色是 ( )

A. 无色 B.红色 C. 蓝色 D.紫色

3.某溶液pH=3,则该溶液??????????????????????( )

A.呈酸性 B.呈碱性 C.呈中性

[答案]1.D 2.B 3.A

[过渡]认识了pH与酸碱度的关系,那如何测定溶液的pH呢?

[讲解]测定pH最简便的方法是使用pH试纸。

113

[展示]pH试纸

[介绍]每一本pH试纸上都有一个标准比色卡,标准比色卡上列出了14种不同的颜色,分别对应1~14之间的pH。

[板书]2.测定pH最简便的方法是:使用pH试纸。 [活动与探究](投影) 用pH试纸测定一些液体的pH

测定方法:在白瓷板或玻璃片上放一小片pH试纸,将被测液滴到试纸上,把试纸显示的颜色与标准比色卡比较,即可得出被测液的pH。 (1)测定几种酸或碱的稀溶液的pH

(2)测定生活中一些物质的pH,说明它们的酸碱性。(可根据实际情况选择生活中的一些物质进行实验)

[教师强调]测定方法;在玻璃片上放一小片pH试纸,用玻璃棒将被测液滴到试纸上,把试纸显示的颜色与标准比色卡比较,即可得出被测液的pH。 [学生活动、教师巡视指导] [互相交流]

[设问]你了解身边一些物质的pH吗?

114

[投影

]

[过渡]学习了溶液酸碱度的表示方法——pH,不仅能从理论上知道溶液酸碱度对生活、生产及科研的重要意义,还能对今后的实际应用起指导作用。请同学们看下面的资料。

[板书]3.了解溶液的酸碱度在实际中有重要的意义。

[投影]

1.化工生产中许多反应必须在一定pH溶液里才能进行。

2.在农业生产中,农作物一般适宜在pH为7或接近7的土壤中生长。

3.测定雨水的pH(因溶解有二氧化碳,正常雨水的pH约为5.6,酸雨的pH小于5.6),可以了解空气的污染情况。

4.测定人体内或排出的液体的pH,可以了解人体的健康状况。

[设问]为了了解人体的健康状况,我们还需知道正常人体内或排出的液体的pH,你了解这些资料吗?

[投影]

人体内的一些液体和排泄物的正常pH范围

115

[教师]医生了解了上述资料,即可以对病人进行对症治疗。老师建议大家去医院搜集一些相关资料,加深对溶液酸碱度的印象。

[引导提问]现在商场上的洗发水各种各样,你在选择洗发水时,有什么尺度和标准吗?

[学生发言]

[教师]进行了下面的活动与探究,你就会积累这方面的知识。

[活动与探究](投影)

溶液酸碱度对头发的影响

(1)收集一些刚剪下未经任何处理的头发样品(可以去理发店收集),分成5份,分别用线系成一小束。

(2)将5束头发分别放进盛有不同pH溶液的小烧杯中,静置约30 min。

(3)将各束头发取出,用纸巾吸干液体后继续进行观察和实验。

[交流]

[讨论]溶液的酸碱度对头发有什么影响?对你选择洗发液有什么启示?

[学生发言]

[教师补充]

1.一般人洗发时应选择质量好的弱碱性洗发液。

2.正常人头皮及毛发呈弱酸性(pH范围在4.5~5.5之间),如果使用碱性过大的洗发水时,头皮和毛发酸碱平衡会遭到破坏,有利于某些不良微生物的生长 116

繁殖,还会导致头皮细胞的过度角化,引起头皮干燥,脱屑增多及毛发变脆,容易开叉等现象。

3.烫发或直发时,一般用到的试剂是碱性,如:氨水、氢氧化钠等,故做过此类美发的人最好用偏酸性的洗发剂洗头,以便头发能恢复正常的酸性状态。

[反思]通过本节课的学习,你有什么收获?

[学生发表见解]

[小结]本节课我们学习了酸碱度的表示方法——pH,了解了酸碱度与pH的关系以及酸碱度在实际中的重要意义。

[课堂练习]

有一瓶溶液pH是9.5,取少量注入试管中,再滴入几滴酚酞试液,溶液呈 色,如果要使试管中溶液pH降为5,可以采取 的方法。

答案:红 滴加酸溶液

[作业]习题3、7

板书设计

二、溶液的酸碱度表示法——pH

1. 溶液的酸碱度常用pH来表示,pH范围通常在0~14之间。

pH<7 溶液呈酸性

pH>7 溶液呈碱性

pH=7 溶液呈中性

2.测定pH最简便的方法是:使用pH试纸。

3.了解溶液的酸碱度在实际中有重要的意义。

考题回顾

1.向40 g 5%的NaOH溶液中,加入60 g 10%的NaOH溶液,混合后的溶液中NaOH的质量分数为 ;上述混合溶液,恰好能跟 g 10%的稀硫酸完全反应。(天津)

2.用pH试纸测定白醋的酸碱度时,如果先将试纸用蒸馏水润湿,再把白醋滴到试纸上,则测得的结果与白醋实际的pH比较?????????(辽宁) ( ) 117

A.偏低 B. 偏高 C. 相等 D.无法比较

3.下表为家庭中一些常见物质的pH:

蚊子、蜂、蚂蚁等昆虫叮咬人时,会向人体注入一种叫蚁酸(具有酸的性质)的物质,使皮肤红肿、瘙痒,甚至疼痛。要消除这种症状,可在叮咬处涂抹下列物质中的??????(天津) ( )

A.牙膏或肥皂水 B.食盐水 C. 火碱溶液 D.食醋

答案:1.8% 98 2.B 3.A

备课资料

1.中和反应的副作用

酸碱烧伤可造成严重的深度烧伤。虽然酸碱可中和,但中和反应可产生热量,反而会加深创面深度。头面部化学烧伤时,首先应注意眼部,看角膜有无损伤,并立即用大量清水冲洗创面。

2.人体内环境的稳态

血液中有由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的酸碱缓冲对。比如,剧烈运动时会因缺氧而产生乳酸,这时,血液中的碳酸氢钠等强碱盐和乳酸发生反应,生成碳酸和乳酸钠。乳酸钠可通过肾脏排出体外;碳酸的酸性小,而且它在水溶液中的溶解度很小,会分解成二氧化碳和水,所以对酸碱度影响不大。血液中增多的二氧化碳会刺激控制呼吸活动的神经中枢,促使呼吸活动增强,增加通气量,从而将二氧化碳排出。当摄入碱性食品后,将发生酸碱中和反应,产生的盐也可通过肾脏排出体外,所以酸碱度不变。

3.放味精的学问

有酸味的菜肴,千万不要放味精,如糖醋鱼、糖醋排骨等。因为味精呈碱性,如果酸性菜加入碱性的味精,这在化学上呈中和反应,即生成盐和水,并且还会使一盘好端端的菜肴走了味。那么碱性食物中是否可加呢?实践证明,味精在碱性食物中中和谷氨酸二钠,同样也会失去鲜味。因此,味精宜放于不明显呈酸、碱性的食物中。

4.你了解水“性”吗

118

随着现代入对生活品质要求的提高,越来越多的人加入了包装饮用水的固定消费群。的确,市面上大大小小的瓶装水、桶装水往往会给人一种信任感:人家费了那么大的力气装在瓶子里,又卖得比自来水贵上几百倍的水,总应该是好东西。何况,那些水看上去都晶莹剔透,没有一点杂质。你可能会带点自豪地说:我家里喝的都是包装水。但如果问你,你喝的是酸性水还是碱性水,你知道答案吗?

事实上,生活中最习以为常的东西,也许正是你最不了解的。看起来一模一样的两瓶水,它们之间的差异可能有十万八千里。在选择购买包装饮用水之前,你最好先对水“性”稍做了解:稍有化学常识的人都知道pH的概念。pH俗称酸碱度,从1到14分为14级,1~7为酸性,7~14为碱性,7为中性。决定水“性”的一个根本因素就是水的pH。根据pH的大小,可以将现在市面上出售的饮用水分为弱酸性水和弱碱性水两种。前者的pH一般在5.0~7. 0之间,后者的pH一般在7.0~8.0之间。

5.疲劳也许与喝水有关

在生命长期的进化过程中,人体形成了较为稳定的呈微碱性的内环境,人体体液在正常状态下的pH为7.04,也就是说,人体在处于偏碱性状态时,是最平衡、最健康的。但由于现代人大量摄入高蛋白、高脂肪的偏酸性食物,容易造成人体体质的酸性化,导致身体机能减弱,新陈代谢变得缓慢,各种代谢废物不容易排出,内脏负担加重,最常见的表现是容易疲劳、上火便秘、感冒,严重的还可能导致高血压等慢性疾病。

反之,当人体处于正常的微碱性状态时,新陈代谢就较为活跃,体内废物容易排出,身体免疫力也较强,不易得病。

要维持体内酸碱平衡,食物和饮用水是最关键的。平时应多吃一些富含矿物质和维生素的碱性食品,如牛奶、柑橘、香蕉、马铃薯、黄瓜、香菇、海带、洋葱、萝卜等。不宜吃太多的肉类,因为它们都是偏酸性的。

同样,在选择日常饮用水时,我们也应该选择弱碱性的水。对于水来说,水中是否含有矿物质与微量元素是决定其酸碱性的关键。大自然中的水,如泉水、湖水等一般都是弱碱性水,因为大自然赋予其丰富的矿物质和微量元素。而纯净水,顾名思义,水中除了水分子,什么都没有,水性自然呈酸性。

6.酸碱性食物的合理搭配

最近人们一直在提酸碱性食物,那么究竟如何合理地搭配酸碱性食物呢?这要从人体的内环境来谈一下。人体内环境基本是中性的,略偏碱性。在新陈代谢过程中产生的大量酸性物质,都被血液中的缓冲物质所中和,不至于使人体内部环境呈酸性,但有时也可造成紊乱。如人患腹泻时,排出物呈碱性,体内酸会相对增多而呈酸性;大量呕吐时,胃酸损失过多,体内又可呈碱性。而且每餐进食,食物都有一定的酸碱度,也会影响人体的酸碱平衡。而所谓食物的酸碱性,是说食物中的无机盐属于酸性还是属于碱性。

119

一般金属元素钠、钙、镁等,在人体内其氧化物呈碱性,含这些元素较多的食物就是碱性食物,如大豆、豆腐、菠菜、莴笋、萝卜、土豆、藕、洋葱、海带、西瓜、香蕉、梨、苹果、牛奶等。

一些食物中含有较多的非金属元素,如磷、硫、氯等,在人体内氧化后,生成带有阴离子的酸根,属于酸性食物。如猪肉、牛肉、鸡肉、鸭、蛋类、鲤鱼、牡蛎、虾,以及面粉、大米、花生,大麦、啤酒等。

因此,家常菜一定要注意酸、碱食物的合理搭配,否则,进食酸性食物过多,可造成血液偏酸性。为中和这些酸性物质,又必然消耗体内大量的钙、镁等碱性元素,而引起缺钙等一系列症状,如皮肤病、神经病,特别是在节假日里,如果肉类较多,就更应该注意搭配一些新鲜蔬菜、水果等碱性食物,以免造成机体酸碱平衡失调。

第十一单元《 盐 化学肥料》

课题1 生活中常见的盐(两课时)

[教学目标]

1.知识与技能

(1)了解氯化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙的组成及其在生活中的主要用途。

(2)能根据复分解反应发生的条件判断酸,碱、盐之间的反应能否发生。

(3)掌握碳酸根离子检验的方法。

(4)学习蒸发操作技能并综合运用相关操作分离、提纯固体混合物。

2.过程与方法

(1)会对实验中出现的问题进行分析归纳。

(2)会观察实验现象,并能通过讨论,分析,归纳整理实验现象。

3.情感态度与价值观

(1)意识到化学与生产、生活的关系。

(2)进一步增强学好化学的信心。(侯德榜事迹)

120

[教具重点]

1.过滤、蒸发等分离提纯物质的基本操作技能。

2.酸、碱、盐的反应——复分解反应。

3.碳酸根离子的检验方法。

[教学难点]

1.分析粗盐提纯实验的误差。

2.归纳复分解反应及其条件。

[教学方法]

联系实际,对比区分,归纳总结,实验探究。

[教具准备]

教师用具:投影仪、多媒体电视。

学生用具:仪器:托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、铁架台(带铁圈)、漏斗、滤纸、剪刀、蒸发皿、酒精灯、火柴、纸、试管、带导管的塞子、滴管; 药品:粗盐、碳酸钠、盐酸、澄清石灰水、碳酸氢钠。

[课时安排]

2课时

第一课时:氯化钠。

第二课时:碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙。

教学过程

第一课时

[复习]什么叫盐?

[回答]在水溶液中能解离出金属离子和酸根离子的化合物叫做盐。

[追问]生活中的盐常指的是哪种物质?

[回答]食盐(主要成分是NaCl)。

121

[追问]食盐与盐是什么关系?

[回答]盐是一类物质的总称,食盐属于这类物质中的一种。

[介绍]化学中的盐,除了食盐外,还有好多种,如:硫酸铜、氯化镁、硝酸钠、亚硝酸钠,我国曾发生过多次将工业用盐(亚硝酸钠)误作食盐用于烹调而引起的中毒事件。

[过滤]生活中的盐除食盐外,常见的还有:碳酸钠、碳酸氢钠,大理石等。本节课我们先来探讨有关食盐的知识。

[板书]一、氯化钠

[提问]如何书写氯化钠的化学式?

[学生]NaCl、俗名为食盐。

[板书]1.化学式:NaCl,俗名:食盐。

[设问]食盐是我们非常熟悉的一种物质,它与我们日常生活关系非常密切。那么通过大家的预习及生活经验,说一说食盐在生活中都有哪些用途?

[板书]2.食盐的用途

[学生发言]如:1.食盐是一种重要的调味品。

2.医疗上用氯化钠配制生理盐水。

3.农业上可以用氯化钠溶液来选种。

4.食盐可以用来腌渍蔬菜、鱼、肉、蛋等,腌制成各种风味独特的食品。

5.公路上的积雪也可以用氯化钠来消除。(教师给学生的发言予以鼓励)

[介绍](通过播放录像,向学生展示NaCl的生理作用)

人体内所含的氯化钠大部分以离子形式存在于体液中,钠离子对维持细胞内外正常的水分分布和促进细胞内外物质交换起主要作用;氯离子是胃液的主要成分,具有促生盐酸、帮助消化和增进食欲的作用。人们每天都要摄入一些食盐来补充由于出汗、排尿等而排出的氯化钠,以满足人体的正常需要。

[教师补充]除了以上用途外,食盐还有很多用途。如:

1.洗衣服时加点盐,能有效防止褪色。

2.用盐水洗头可减少头发脱落。

122

3.茄子根加点盐水洗脚,可治脚气病。

4.皮肤被热水烫了,用盐水洗一下可以减轻疼痛。

5.演讲、作报告、唱歌前喝点淡盐水,可避免喉干嗓哑。

6.清晨起来喝一杯淡盐开水,可治大便不通。

7.把胡萝卜咂成糊状,拌上盐,可以擦衣服上的血迹。

8.炸东西时,在油里放点盐,油不外溅。

[过渡]食盐有这么重要的用途,我们是否有必要了解它在自然界的存在及制取情况呢?

[设问]食盐在自然界中存在于哪些地方呢?

[学生发言]

[介绍](播放录像,提高学生兴趣)

氯化钠在自然界的分布很广,海水、盐湖、盐井、盐矿中都蕴藏着大量的食盐。 人们通过晾晒海水或者煮盐井水、盐湖水等,可以蒸发除去其水分,得到含有较多杂质的氯化钠晶体——粗盐。将粗盐再次经过加工提纯即可得精盐。

[板书]3.粗盐提纯

[讨论]1.粗盐中含有较多的可溶性杂质(氯化镁、氯化钙)和不溶性杂质(泥沙等)。可通过哪些步骤来制取精盐?

2.过滤器的准备和过滤操作时应注意哪些问题?

[学生代表发言,教师适当补充)1.除去可溶性杂质的方法:我们可以选择一种或几种化学试剂将这些可溶性杂质反应掉,同时又不产生新的杂质。

除去泥沙的方法主要是以前学过的过滤法。涉及到的步骤有:溶解、过滤、蒸发。

2.过滤应注意:(1)叠好的滤纸放入漏斗后,应紧贴漏斗壁,中间不要有气泡。否则过滤速度过慢。

(2)滤纸的边缘要比漏斗口稍低;倾倒液体时,使液体沿着玻璃棒流下,液面要低于滤纸的边缘。

(3)盛有待过滤液的烧杯口紧靠玻璃棒中部;玻璃棒下端紧靠三层滤纸一边,防止滤纸破损,滤液浑浊,漏斗下端紧靠烧杯内壁,防止液滴飞溅。

123

(4)过滤时最好先让上层滤液滤过,然后再将混有大量沉淀的溶液倒入漏斗,以免沉淀先行进入漏斗后可能堵塞滤纸纤维的间隙,使过滤速度过慢。

[引导]今天我们还要练习一种新的操作——蒸发,在蒸发时应注意什么问题呢?

[讲解]蒸发一般是用加热的方法,使溶剂不断挥发的过程。蒸发时应注意:(1)蒸发皿应放在铁圈上,用酒精灯加热。停止加热后,不要立即把蒸发皿直接放在实验台上,以免烫坏实验台。

(2)蒸发溶液时要注意倒入蒸发皿里的溶液以不超过蒸发皿容积的 为宜,防止加热至沸腾时易进溅。

(3)在加热过程中,用玻璃棒不断搅动,防止由于局部温度过高,造成液滴飞溅。

(4)当蒸发皿中出现较多量的固体时,即停止加热。

[提问]在溶解、过滤、蒸发操作中都用到了玻璃棒,分别起什么作用?

[回答]溶解:玻璃棒起搅拌作用,目的是加速溶解。过滤:玻璃棒起引流作用。蒸发:玻璃棒起搅拌作用,防止局部受热时液滴飞溅。

[过渡]了解了上述操作注意事项,下面我们实践粗盐的初步提纯。

[活动与探究](投影)

粗盐提纯

实践:粗盐的初步提纯

1.溶解

用托盘天平称取5.0 g粗盐,用药匙将该粗盐逐渐加入盛有10 mL水的烧杯里,边加边用玻璃棒搅拌,直加到粗盐不再溶解为止。观察所得食盐水是否浑浊。称量剩下的粗盐,计算10 mL水中约溶解了多少克粗盐。

2.过滤

仔细观察滤纸上剩余物及滤液的颜色,如滤液仍浑浊,应再过滤一次。 如果两次过滤后滤液仍浑浊,应如何检查实验装置并找出原因? 124

3.蒸发

把所得澄清滤液倒入蒸发皿。把蒸发皿放在铁架台的铁圈上,用酒精灯加热,同时用玻璃棒不断搅拌。待蒸发皿中出现较多固体时,停止加热。利用蒸发皿的余热使滤液蒸干。

4.计算产率

用玻璃棒把固体转移到纸上,称量后,回收到教师指定的容器中。将提纯后的氯化钠与粗盐作比较,并计算精盐的产率。

5.将你的实验结果与同学们交流,分析实验可能出现误差的原因。

[学生活动,教师巡视指导]

[交流与讨论]1.过滤后滤液浑浊的原因。

2.实验可能出现误差的原因。

[学生汇报讨论结果]

1.过滤后滤液浑浊的原因:(1)过滤时滤纸破损。(2)倾倒液体时,液面超过滤纸边缘。

2. 实验过程中可能出现的误差:(1)溶解搅拌时液滴溅出,产率降低。(2)溶解时加入的粗盐过多,未完全溶解,使精盐产率降低。(3)过滤时,液体洒出或未洗涤玻璃棒、烧杯而使NaCl损失,从而产率降低。(4)蒸发时没有及时搅拌或停止加热太晚造成液滴飞溅,从而使产率降低。

[反思]通过本节课的学习,你有什么收获?

[小结]本节课我们主要学习了氯化钠,了解了它在生活中的重要用途,在自然界的存在及晒制。同时练习了粗盐提纯的各步操作,学习了蒸发操作,进一步训练了溶解、过滤的操作技能。

[作业]习题4

板书设计

第十一章 盐 化学肥料

125

课题1 生活中常见的盐

一、氯化钠

1.化学式:NaCl、俗名:食盐。

2.食盐的用途

3.粗盐提纯:溶解、过滤、蒸发。

第十一单元 盐 化学肥料

课题1 生活中常见的盐(两课时)

第二课时

[板书]二、碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙

[引导]上节课我们了解了氯化钠的重要用途,那这三种盐又会有什么用途呢?

[介绍](播放有关录像)

碳酸钠在工业上广泛用于玻璃、造纸、纺织和洗涤剂的生产等。碳酸钙大量用于建筑业,天然存在的石灰石、大理石的主要成分就是碳酸钙,它们都是重要的建筑材料。天安门前的华表、人民大会堂的许多柱子就是用大理石做的。碳酸钙还用作补钙剂。碳酸氢钠是焙制糕点所用的发酵粉的主要成分之一。在医疗上,它是治疗胃酸过多症的一种药剂。

[提问]你能写出这三种物质的化学式,说出它们的俗称吗?

[回答]碳酸钠:Na2CO3,俗称纯碱、苏打;碳酸氢钠:NaHCO3,俗称小苏打;碳

酸钙:CaCO3。

[教师]我们知道:纯碱在化工生产中具有重要的用途,那我国是不是最早生产纯碱的国家呢?

[投影] 我国制碱工业的先驱——侯德榜

纯碱工业始创于18世纪,在很长一段时间内制碱技术把持在英、法、

德、美等西方发达国家手中。1921年正在美国留学的侯德榜先生为了发展 126

我国的民族工业,应爱国实业家范旭东先生之邀毅然回国,潜心研究制碱 技术,成功地摸索和改进了西方的制碱方法,发明了将制碱与制氨结合起 来的联合制碱法(又称侯氏制碱法)。侯德榜为纯碱和氮肥工业技术的发 展作出了杰出的贡献。

[教师]侯德榜先生凭借自己对科学的一片赤诚,怀着一颗爱国的心,

为我国的制碱工业作出了巨大贡献,发展了我国的民族工业。希望大家也能利用自己的所学为祖国,为社会做点事情。

[回顾提问]写出实验室制备二氧化碳的化学方程式。

[回答]CaCO3+2HCl====CaCl2+H2CO3

CO2↑+H2O

[分析解释]鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙,将一个新鲜的鸡蛋放在盛有足量稀盐酸的玻璃杯中,可观察到鸡蛋一边冒气泡一边沉到杯底,一会儿又慢慢上浮,到接近液面时又下沉。

[讨论]

[分析原因]当鸡蛋遇到盐酸时会发生反应:CaCO3+2HCl====CaCl2+H2O+CO2↑,产

生气泡,由于鸡蛋的重力大于浮力,所以边冒气泡边下沉。随着反应的不断进行,CO2气体不断地附着在蛋壳表面,于是它们的总体积就比鸡蛋原来的体积大得多,

被它排开的水量不断增多,浮力也就逐渐增大,等到浮力大于鸡蛋重力时,鸡蛋便慢慢上浮。当鸡蛋浮到接近液面时,附在它上面的气泡破散逸出,这时平衡被破坏,鸡蛋又下沉。以后,继续重复以上过程,表现为鸡蛋不断地上浮下沉。

[思考]碳酸钙、碳酸钠及碳酸氢钠在化学式组成上有无共同点?

[回答]含碳酸根离子或碳酸氢根离子。

[设问]碳酸钙能与盐酸反应产生气体CO2,碳酸钠和碳酸氢钠是否也能发生类似

的反应?

[学生发言]1.能 2.不能

[引导]通过下面的活动与探究,你就会明白上述问题。

[活动与探究](投影展示)

127

向盛有0.5 g碳酸钠的试管里加入2 mL盐酸,迅速用带导管的胶塞塞紧试管口,并将导管另一端通入盛有澄清石灰水的试管中,观察现象。

用碳酸氢钠代替碳酸钠进行上述实验,并分析。

[学生活动]

[交流]现象:两次实验反应试管内都出现大量气泡,澄清石灰水均变浑浊。

[分析]这两组物质反应都生成CO2气体。

[讲解]上述反应可以用化学方程式表示如下:

Na2CO3+2HCl====2NaCl+H2CO3

CO2↑+H2O

Na2HCO3+HCl====NaCl+H2CO3

CO2↑+H2O

[提问]通过上述三个反应的学习,你能做何归纳?

[总结]

[板书]1.含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应,生成二氧化碳气体。

[追问]你如何检验某物质里含碳酸根离子或碳酸氢根离子?需要哪些试剂?

[学生思考回答]

[板书]2.CO或HCO 的检验

取少量未知物,加入少量稀盐酸,看能否生成使澄清石灰水变浑浊的气体。

[过滤]我们再探究一个实验,看有何特殊现象。

[活动与探究]向盛有少量碳酸钠溶液的试管里滴入澄清石灰水,观察现象。 128

[学生活动]

[交流]现象:试管里出现白色沉淀。

分析:碳酸钠与氢氧化钙发生化学反应,生成一种难溶物。

[教师]上述反应的化学方程式可以表示如下:

Na2CO3+Ca(OH)2====CaCO3↓+2NaOH

[设问]分析上述四个反应,从单质、化合物的角度以及生成物与反应物的结构关系讨论各反应的共同点。

[学生讨论总结]都是化合物间相互交换成分生成另外两种化合物的反应。

[讲解并板书]3.复分解反应:两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应。

[讨论]酸和碱作用生成盐和水的反应是否也属于复分解反应?为什么?

[学生讨论总结]属于复分解反应。因为这类反应符合复分解反应的概念。例: HCl+NaOH====NaCl+H2O,在这个反应中,H+与OH-结合生成H2O,Cl-与Na+结合生

成NaCl。

[讨论]分析归纳上述几个酸、碱、盐之间的复分解反应,它们的生成物有什么特点?

[学生思考讨论]

[总结并板书]4.复分解反应发生的条件:生成物中有气体或沉淀或水。

[比一比,赛一赛](组内互相讨论完成下述练习,组与组之间展开比赛,看谁更快,更准)

下列物质间能否发生复分解反应?若能反应,写出有关反应的化学方程式。(投影:物质溶解性表)(略)

1.硫酸和硝酸钠溶液

2.氢氧化钾溶液和硝酸

129

3.硫酸钠溶液和氯化钡溶液

4.硝酸和碳酸钾溶液

5.硝酸钾溶液和氢氧化钠溶液

[教师]紧张的学习之后,我们来轻松一下,大家一起来参观一下溶洞。

[投影

]

[教师]看了此图,或者亲自参观过溶洞后。你是否会想了解这些石笋和钟乳石是怎样形成的?

[投影]溶洞部分布在石灰岩组成的山地中,石灰岩的主要成分是碳酸钙。当遇到溶有二氧化碳的水时,会反应生成溶解性较大的碳酸氢钙:

CaCO3+CO2+H2O====Ca(HCO3)2

溶有碳酸氢钙的水遇热或当压强突然变小时,溶解在水里的碳酸氢钙就会分解,重新生成碳酸钙沉积下来,同时放出二氧化碳:

Ca(HCO3)2====CaCO3↓+CO2↑+H2O

洞顶的水在慢慢向下渗漏时,水中的碳酸氢钙发生上述反应,有的沉积在洞顶,有的沉积在洞底,日久天长洞顶的形成钟乳石,洞底的形成石笋,当钟乳石与石笋相连时就形成了石柱。

[反思]本节课我们学习了哪些知识?

[小结]本节课我们了解了三种盐的重要性质和用途,总结出了含碳酸根离子或碳酸氢根离子的盐的检验方法,并分析得出了复分解反应的概念及反应条件。

[作业]习题1.(2)、2、3。

板书设计

二、碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钙

130

1.含有碳酸根离子或碳酸氢根离子的盐都能与盐酸反应,生成二氧化碳气体。

2.CO或HCO 的检验

取少量未知物,加入少量稀盐酸,看能否生成使澄清石灰水变浑浊的气体。

3.复分解反应:两种化合物互相交换成分,生成另外两种化合物的反应。

4.复分解反应发生的条件:生成物中有气体或沉淀或水。

考题回顾

1.下列各组中的物质,能在溶液中大量共存的是 ???????(河南) ( )

A.KNO3 NaCl NaOH B.KOH Na2CO3 HCl

C.KNO3 NaOH FeCl D.AgNO3 BaCl2 HNO3

2.做馒头时,在发酵面团中加入某种物质,既能除去面团中的酸,又能使馒头松软,加入的这种物质

是?????????????????????????(福建) ( )

A.NaOH B. NaCl C.CaO D.Na2CO3

3.在水溶液中,一般不跟其他物质发生复分解反应的是?????(广西) ( )

A.氯化钾 B. 硝酸

C.硝酸钾 D. 氢氧化钠

4.制作松花蛋常用到熟石灰和纯碱等原料。因此,食用它时常有涩味。为了减轻涩味,可在食用前添加调味品。这种调味品最好是?????(宁夏) ( )

A.酱油 B.食盐 C.香油 D.食醋

5.某同学做氢氧化钙溶液与碳酸钠溶液反应的实验,该反应的化学方程式为;为使其反应完全,先往氢氧化钙溶液中加入几滴无色酚酞试液,然后再滴入碳酸钠溶液。欲根据酚酞颜色的变化来判断反应是否完全进行,你认为这样做对不对? (填“对”或“不对”),理由是 。(福建)

答案:1.A 2.D 3.C 4.D 5.Ca(OH)2+Na2CO3====CaCO3↓+2NaOH 不对

Ca(OH)2和Na2CO3反应后溶液仍为碱性,溶液始终为红色

备课资料

131

1.盐的知识

在化学上,凡由金属离子和酸根离子所组成的化合物,统称为盐(类),这是一个很广的概念。氯化钠是盐(类)的一种,由钠离子和氯离子组成,由于很早以来它一直被人们作为生活必需的调味品,化学家们特地把它称为食盐。

科学家认为,最初的生命诞生在海洋。人类的体液是由和海水类似的盐类所组成,因此盐是生命的源泉。

体重70 kg的人,约有46 kg是水,其中大约含有375 g盐分。盐能调节细胞活动的渗透压以及消化液的pH,这都是人体正常生理运转的首要条件。

盐是健康的必需品,成分中所含的“钠”是人体不可缺少的重要元素,它能维持肌肉及神经的正常功能,并控制与血压有关的激素的分泌。食盐加碘是为了防治碘缺乏引起的智力低下、甲状腺肿大等疾病。

2.购买和食用碘盐应注意什么?

碘盐必须有包装和碘盐标志。居民在购买碘盐时,要辨认清楚。

购买的碘盐要妥善保存;

(1)盛放碘盐的器皿应为棕色遮光的瓶或陶瓷罐并有盖。

(2)碘盐应放在阴凉、干燥处,避免日光直射和吸潮,并离开灶台存放,以避免高温影响。

(3)碘盐存放时间不宜过长,应随用随买,适当储备。

为防止碘丢失,食用碘盐时应注意:

(1)不能用水淘洗。

(2)炒菜、烧鱼肉和煮汤菜时,不宜过早放盐,宜在食物快熟时放入。

(3)不要把碘盐放在锅里炒,更不要放在油锅里煎炸。

不宜食碘盐人群:甲状腺功能亢进患者,甲状腺炎症患者等。

3.我国食盐产地

我国食盐的产地分布很广,从东北到海南以及台湾,从新疆、青海、川藏直到内蒙,到处出产着各种各样的盐:海盐、井盐、岩盐、池盐等。其中长芦、辽宁、山东、两淮各盐场盛产海盐,自古闻名。井盐则以已有一千多年历史的四川自贡市的自流井最为有名,岩盐产于四川、云南、湖北、湖南、新疆、青海等地;在陕西、山西、甘肃、青海、新疆、内蒙古、黑龙江等地有很多咸水湖,盛产池 132

盐,其中最大的是青海柴达木盆地的察尔汗盐池,据统计,仅这一盐池开采出来的岩盐,足够我国十二亿人口食用四千多年。其他如青海茶卡盐池、甘肃吉兰泰盐池、山西解池都是著名的池盐产地。

4.日晒法从海水制盐

先选择海滨平坦坚实的地方,做成浅池,叫盐田。由水沟引海水入储海水池内,静置,使泥沙沉降,再引入二次蒸发池中,利用日光、风力等自然蒸发作用使含盐水浓缩至接近饱和,导入结晶池,水分继续蒸发,溶液浓缩到1.21 g·cm-3左右,即有食盐晶体析出。此法适用于气温较高、湿度低,雨量少,多风的近海地区,我国东北及河北的一些盐区,都用此法生产。

5.复分解反应的实质

在溶液中发生的复分解反应大多是在酸、碱、盐之间进行的,而酸、碱、盐都是电解质,在溶液中都能电离出离子。因此,复分解反应的实质,实际上是电解质在溶液中发生的离子间的互换反应。当溶液中存在的某些离子能互相结合而使其浓度迅速减小的话,那么反应就向减小离子浓度的方向进行。如果用离子方程式来表示发生的复分解反应,就更能反映出它的实质。例如酸和碱发生的中和反应,其实质就是H+和OH-结合生成了难电离的水,而使溶液中H+和OH-的浓度迅速减小,反应便瞬时完成了:

H++OH-====H2O

如果几种离子混合后,离子的浓度不发生变化,那么,反应也就没有发生。

在复分解反应中,能使溶液中离子浓度减小的情况大致有三种:(1)在反应里有溶解度极小(产生沉淀)的物质生成;(2)在反应中有气体放出,(3)在反应中有弱电解质(包括水、弱酸、弱碱等)生成。这也就是复分解反应可以发生的条件。只要符合其中一个条件,反应就能发生。

第十一单元《 盐 化学肥料》

课题2 化学肥料

[教学目标]

1.知识与技能

(1)了解化学元素对植物生长的重要性及常见化肥的种类和作用。

133

(2)了解化肥、农药对环境的影响。

2. 过程与方法

(1)学习用分析、归纳的方法对有关信息进行加工。

(2)学会自学,提高自己组织语言的能力。

(3)善于用辩证的方法看待问题。

(4)学习如何应用所学知识解决实际问题。

3.情感态度与价值观

树立为提高人们生活水平、维护人体健康而好好学习化学的决心。

[教学重点]

能初步区分氮肥、磷肥、钾肥。

[教学难点]

归纳初步区分氮肥、磷肥和钾肥的步骤和方法。

[教学方法]

自学,学生讲解,实验,分析,归纳,应用实际。

[教具准备]

教师用具:投影仪。

学生用具:仪器:药匙、烧杯、玻璃棒、天平、铁片、酒精灯、三角架、试管; 药品:氯化铵、碳酸氢铵,磷矿粉、过磷酸钙、硫酸钾、氯化钾、硫酸铵、熟石灰。

[课时安排]

1课时

教学过程

[引言]随着世界人口的增长,人类对农产品需求量增大,增施化肥逐渐成为农作物增产的最有力措施。农作物对氮、磷、钾的需求量大,因此氮肥、磷肥、钾肥是最主要的肥料。

134

[板书]1.氮肥、磷肥、钾肥是重要的肥料。

[学生讲课](根据学生自己的预习情况及收集资料的情况,归纳常见氮肥及作用、常见磷肥及作用、常见钾肥及作用,教师适当补充)

1.氮肥:常见的氮肥有尿素[CO(NH2)2〕、氨水(NH3·H2O)、铵盐(如:NH4HCO3、NH2Cl)、硝酸盐(如:NH4NO3、NaNO3)等含氮化合物。

氮是植物体内蛋白质、核酸和叶绿素的组成元素。氮肥对植物的生命活动以及作物的产量和品质都有极其重要的作用,合理施用氮肥是极为重要的。

作物缺氮会绿色褪淡,生长缓慢,瘦小,直立,成熟提早,产量品质下降,果小皮硬。

大豆,蚕豆等一些植物无需或只需少量施用氮肥。它们可以将氮气转化为氮的化合物而被植物吸收。将氮气转化为氮的化合物的方法叫做氮的固定。

2.磷肥:常见的磷肥有磷矿粉〔Ca3(PO4)2〕、钙镁磷肥(钙和镁的磷酸盐)、过

磷酸钙(磷酸二氢钙和硫酸钙的混合物)等含磷物质。

磷是植物体内蛋白质,核酸和酶等多种重要化合物的组成元素。磷可以促进作物生长,还可增强作物的抗寒、抗旱能力。

作物缺磷时会生长迟缓、产量降低、植株矮小、苍老、瘦弱,茎细直立、分枝少,叶片小、缺光泽,根系发育差,易老化,成熟迟缓。

3.钾肥:常见的钾肥有硫酸钾、氯化钾等含钾化合物。

钾具有保证各种代谢过程的顺利进行、促进植物生长、增强抗病虫害和抗倒伏能力等功能。

作物缺钾表现为最初老叶叶尖及叶缘发黄,以后黄化部逐步向内伸展同时叶缘变褐、焦枯,叶片出现褐斑,严重时叶肉坏死、脱落。

[过渡]以上各化肥营养元素比较单一,为使作物均匀地吸收各营养成分,人工合成了一些含多种营养元素的复合肥料。例如:硝酸钾、磷酸铵。

[提问]请说出以上复合肥料所含的营养元素。

[学生回答]

[转折]任何事物都有利有弊,我们应该一分为二去看待问题。

[设问]谈谈你对化肥弊端的了解。

135

[学生发言]如:不合理地使用化肥,可能会形成:1.土壤污染 2.水污染 3.大气污染。

[教师]同理:农药的使用也有利有弊,它可以除草杀虫,保护农业,但也存在潜在的危害。 [投影

]

[教师]人们利用科学技术,生产了化肥、农药,发展了农业,同时还应注意利用科学技术,合理使用化肥、农药,尽量减少污染。

[板书]2.化肥和农药对提高农产品的产量有重要作用,但也会带来环境问题。要合理施用化肥和农药,提高它们的利用率,并注意减少污染。

[引导]不同土壤结构需不同营养元素的化肥,那我们如何区分各种化肥,以防施肥不合理。 [活动与探究]探究初步区分氮肥、磷肥和钾肥的方法

1.比较氮肥(氯化铵、碳酸氢铵)、磷肥(磷矿粉、过磷酸钙)和钾肥(硫酸钾、氯化钾)的外观、气味和在水中的溶解性,归纳它们的性质。

2.取研细的氮肥(硫酸铵、氯化铵)、钾肥(硫酸钾、氯化钾)各0.5 g,分别放在铁片上灼烧(如右图所示),观察现象。

再取上述化肥各少量,分别加入少量熟石灰粉末,混合、研磨, 能否嗅到气味?

136

3.根据上述实验,归纳初步区分氮肥、磷肥和钾肥的步骤和方法: [学生活动]

[交流]1.比较外观、气味、溶解性: 2.

[板书]3.区分常见化肥的方法:

137

[教师]氮肥有多种,不同氮肥性质也有差异,我们可以利用下述方法区分不同氮肥。

[投影]氮肥的简易鉴别

氮肥中的氨水是液态,碳酸氢铵有强烈的氨味,据此可直接将它们与其他氮肥相区别。

其他常见肥可按下列步骤鉴别:

[反思]通过本节课的学习,你有什么收获?

[小结]本节课我们学习了三种重要化肥的作用,了解了在利用它们优点的同时要考虑到其对环境的危害,最后又总结出了利用物理、化学性质区分各种化肥的方法。

[作业]习题3

查阅有关化肥、农药的作用的资料,整理使用化肥、农药的利弊,下节课我们以“化肥、农药的利弊”为题展开辩论。

板书设计

课题2 化学肥料

1.氮肥、磷肥、钾肥是重要的肥料。

2.化肥和农药对提高农产品的产量有重要作用,但也会带来环境问题。要合理施用化肥

和农药,提高它们的利用率,并注意减少污染。

3.区分常见化肥的方法:

138

考题回顾

1.某农场的小麦茎、叶生长不茂盛,需施加氮肥。下列物质属于氮肥的是 ???????????????????????????(甘肃) ( )

A.K2SO4 B.CO(NH2)2 C.KCI D.Ca(H2PO4)2

2.钾肥可以增强农作物的抗倒伏能力,目前农村常用的钾肥是 ?(上海) ( )

A. 尿素 B.碳铵 C. 硫铵 D.草木灰

3.(陕西)请你参与长青乡初级中学初三同学识别化肥的探究活动。他们从家中拿来了五种化肥,分别是硫酸钾、氯化钾、碳酸氢铵、氯化铵和硝酸铵。 第一步:称取五种化肥各10 g,分别研细。

第二步:取上述化肥各少量,分别加入少量熟石灰粉末,混合研磨,能嗅到气味的是三种铵盐。将下列硝酸铵和熟石灰反应的化学方程式填写完整:

2NH4NO3+______= +2NH3↑+2H2O;

第三步:另取三种铵盐各少量,分盛于三支试管中,均滴入少量盐酸,无明显现象的是氯化铵和硝酸铵,有气泡放出的是碳酸氢铵。反应的化学方程式: NH4HCO3+HCl====NH4Cl+______+______;

第四步:另取氯化铵和硝酸铵两种铵盐进行识别,写出识别时发生反应的化学方程式;

第五步:取两种钾盐,分别在试管中配成溶液,各滴入几滴氯化钡溶液,生成白色沉淀的钾盐是 ,无明显现象的钾盐是 。

答案:1.B 2.D 3.Ca(OH)2 Ca(NO3)2 CO2↑ H2O

NH4Cl+AgNO3====AgCl↓+NH4NO3 K2SO4 KCl 139

备课资料

1. 农药、化肥使用注意

农药化肥“四不混”

(1)碱性肥料氨水、石灰氮、草木灰等不能与敌百虫、乐果、甲胺磷、速灭威、托布津井岗霉 素、多菌灵、叶蝉散、菊酯类杀虫剂等家药混用,否则会降低药效。

(2)碱性农药石硫合剂、波尔多液、松脂合剂等,不能与碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等铵态氮肥和过磷酸钙等化肥混用,否则会使氨挥发损失,降低肥效。

(3)含神的农药,如砷酸钙、砷酸铝等不能与钾盐、钠盐类化肥混用,否则会产生可溶性砷而发生药害。

(4)化学肥料不能与微生物农药混用,因为化学肥料挥发性、腐蚀性很强,若与微生物农药如杀螟杆菌、青虫菌等混用,则易杀死微生物,降低防治效果。

2.有机肥料和化学肥料各有哪些特点?

有机肥料和化学肥料各有特点,概括起来主要有以下7点:

(1)有机肥料含有大量的有机质,具有明显的改土培肥作用;化学肥料只能提供作物无机养分,长期施用会对土壤造成不良影响,使土壤“越种越馋”。

(2)有机肥料含有多种养分,所含养分全面平衡;而化肥所含养分种类单一,长期施用容易造成土壤和食品中的养分不平衡。

(3)有机肥料养分含量低,需要大量施用,而化学肥料养分含量高,施用量少。

(4)有机肥料肥效时间长;化学肥料肥效期短而猛,容易造成养分流失,污染环境。

(5)有机肥料来源于自然,肥料中没有任何化学合成物质,长期施用可以改善农产品品质;化学肥料属纯化学合成物质,施用不当能降低农产品品质。

(6)有机肥料在生产加工过程中,只要经过充分的腐熟处理,施用后便可提高作物的抗旱、抗病、抗虫能力,减少农药的使用量;长期施用化肥,由于降低了植物的免疫力,往往需要大量的化学农药维持作物生长,容易造成食品中有害物质增加。

(7)有机肥料中含有大量的有益微生物,可以促进土壤中的生物转化过程,有利于土壤肥力的不断提高;长期大量施用化学肥料可抑制土壤微生物的活动,导致土壤的自动调节能力下降。

140

3.微量元素肥料的种类

(1)其种类按元素可分为钼肥、硼肥锰肥、锌肥、铜肥、钴肥、铁肥等,按化合物类型又可分为:

①易溶的无机盐&#0;&#0;速溶性微肥,如硼酸盐、氯化物等。

②不易溶的无机盐或氧化物&#0;&#0;缓溶性缓效性微肥,如磷酸盐、碳酸盐等。 ③溶解度极小的玻璃状盐&#0;&#0;玻璃微肥,含有微量元素的碳酸盐型粉末,由高温熔融而成玻璃状。

④螯合物&#0;&#0;由具有螯合作用的物质与微量元素螫合而成的化合物。

⑤混合肥料&#0;&#0;又称复合肥料,在氮磷钾肥中加入一种或多种微量元素而成的混合物。

⑥某些工业废弃物&#0;&#0;其中含有微量元素,可作缓效性肥料使用。

值得一提的是各种农家有机肥中也含有一定数量的微量元素,但它们不能完全满足某些农作物对部分微量元素的需求。

(2)至今为止,常见的微量元素肥料的品种如下所示。

微量元素 肥料品种

B 硼砂、硼酸、硼镁肥、硼镁磷肥、含硼过磷酸钙、含硼碳酸钙、含硼石膏、含 硼玻璃肥料、含硼矿物、含硼粘上、含硼工业废渣。

Mo 钼酸铵、钼酸钠、三氧化钼、含钼过磷酸钙、含钼工业废渣。

Zn 硫酸锌、氯化锌、氧化锌、碳酸锌、硫化锌、磷酸铵锌、螯合锌。

硫酸锰、氯化锰、碳酸锰、氧化锰,含锰过磷酸钙、磷酸铵盐、锰玻璃肥,含锰工业废渣。

硫酸铜、碳酸铜、氧化铜、氧化亚铜、硫化铜、磷酸铵铜、硫铁矿渣、选矿尾砂。 Fe 硫酸亚铁、硫酸铁、磷酸铵铁、螯合铁。

Co 硫酸钴、氯化钴、含钴工业废渣。

4.常用化肥的简易鉴别

在农村,人们总结出以下鉴别化肥的简易方法。

141

一看:液态化肥,有刺激性氨臭气味的是氨水;像鱼卵的白色固体,一般是尿素;灰色粉末或颗粒,一般是过磷酸钙;黄褐色或灰褐色粉末一般是磷矿粉;白色晶体可能是硫铵、碳铵、氯化钾等。

二闻:直接闻,有明显氨臭气味的是碳铵(易分解放出氨气);用拇指和食指将石灰与白色晶体混合揉搓,有氨臭气味的是硫铵或硝铵。

三溶:灰色粉末部分溶于水,且水溶液有酸味的是过磷酸钙;黄褐色或灰褐色粉末不溶于水的是磷矿粉。

拓展性课题——物质的分类

内容提要

1.知道学过的物质的类别。

2.能对一些物质加以区分。

教学建议

1.教师提供物质,让学生说出它们的类别。

2.学生尝试总结物质的分类情况。

3.教师更正学生总结情况。

4. 教师提供分类标准。

5.学生进行分类,讨论填写下列内容。

讨论:①根据“组成是否单一”将物质分为几类?

②在纯净物中,根据“组成元素异同”如何分类?

③在单质中,根据性质差异如何分?

④在化合物中,根据组成差异如何分

?

142

6.学生举例

7.教师评价

8.课堂练习

第十二单元 《化学与生活》

课题1 人类重要的营养物质(两课时)

[教学目标]

1.知识与技能

(1)了解营养素是指蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水等六种物质。

(2)了解蛋白质、糖类、油脂、维生素与人体健康的关系。

2.过程与方法

(1)通过阅读资料了解和摄取相关信息。

(2)从所学知识中意识到各种营养物质对人的生命活动的重要意义及合理安排饮食的重要性。

3.情感态度与价值观

(1)意识到化学与生活有着密切的关系,在此基础上发展学习化学的兴趣。

(2)使学生更加热爱生命,并能养成良好的生活习惯,以促使自己健康地成长。

[教学重点]

1.蛋白质的教学。

2.学生视野的拓宽。

[教学难点]

蛋白质的生理功能。

143

[教学方法]

阅读、讨论、讲解、拓宽、练习等。

[教具准备]

投影仪(或录像资料)。

[课时安排]

2课时

第一课时:蛋白质。

第一课时:糖类、油脂、维生素。

教学过程

第一课时

[引言]随着科学的进步,化学与人类生活的关系越来越密切,本单元我们将从人类重要的营养物质,化学元素与人体健康、有机合成材料等三个方面来了解化学与生活的关系。

[板书]第十二单元 化学与生活

课题1 人类重要的营养物质

[讲解]人类为了维持生命与健康,除了阳光与空气外,必须摄取食物。食物的主要成分有糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水六大类,通常称为营养素。它们和通过呼吸进入人体的氧气一起,经过新陈代谢过程,转化为构成人体的物质和维持生命活动的能量。所以,它们是维持人体的物质组成和生理机能不可缺少的要素,也是生命活动的物质基础。

[过渡]首先,我们来学习有关蛋白质的知识。

[板书]一、蛋白质

[问]你知道哪些食物中含有丰富的蛋白质?

[生]鸡蛋、牛奶、豆制品、鲤鱼、带鱼、虾、瘦肉、花生、小麦、酱油等。

[师]人常说:蛋白质是生命的基础,没有蛋白质就没有生命。为什么会这样说呢?请大家阅读课本有关内容并进行讨论总结。

[学生活动](请各小组代表公布本组的讨论结果)

144

讨论结果主要有:

1.蛋白质在胃肠里与水反应,产生的氨基酸一方面被氧化放出热量供人体需要,一方面重新组成人体所需的各种蛋白质,维持人体的生长发育和组织更新。

2.蛋白质是人体必需的营养物质,成年人每天大约要摄取60 g~70 g蛋白质,才能满足生理需要,保证身体健康。

3.蛋白质是构成细胞的基本物质,是构成人体的物质基础(它约占人体除水分外剩余质量的一半。如动物的肌肉、皮肤、毛发、蹄、角等的主要成分都是蛋白质)。

4.蛋白质帮助人们完成呼吸作用。

5.人体体内进行各种反应所需的催化剂——酶,也是蛋白质。

[教师总结并板书]1.蛋白质是构成人体的物质基础。一切重要的生命现象和生理机能,都与蛋白质密切相关。

[师]所以我们说:没有蛋白质就没有生命。

[投影资料]

资料一

蛋白质和氨基酸

蛋白质的组成里不仅含有碳、氢、氧元素,还含有氮、硫等元素,它是由不同的氨基酸互相结合形成的高分子化合物。蛋白质结构复杂,种类繁多。

1965年,我国在世界上第一次用人工方法合成的结晶牛胰岛素,就是一种有生命活力的蛋白质。

已知从蛋白质得到的氨基酸有20多种,其中有8种是必须由食物蛋白质供给的,如果缺乏会影响人的生长发育。各种氨基酸分子中都含有氮原子。

大豆和大豆制品含有丰富的植物蛋白,豆浆和豆腐是我国人民的家常食品,富含蛋白质,营养价值很高。

烹调肉、鱼等食物时,其中的蛋白质部分转化为氨基酸,含有多种氨基酸的鱼、肉汤汁味道鲜美。常用的鲜味剂——味精,就是一种氨基酸(谷氨酸)的钠盐。 资料二

145

人体是一个复杂的“化工厂”,在这个“化工厂”里同时进行着许多互相协同配合的化学反应。这些反应不能在高温、高压、剧毒、强腐蚀的条件下进行。只能在体温条件下温和地进行。这些反应还要求有较高的速率,而且需要随着环境和身体情况的变化而随时自动地进行精密地调节。如此苛刻的条件是怎样实现的呢?这要靠一类特殊的蛋白质——酶的作用。

酶对于许多有机化学反应和生物体内进行的复杂的新陈代谢反应具有很强的催化作用。酶的催化作用具有以下特点:

1.条件温和、不需加热。在接近体温和接近中性的条件下,酶就可以起作用。在30℃~50℃之间酶的活性最强,超过适宜的温度时,酶将失去活性。

2.具有高度的专一性。如蛋白酶只能催化蛋白质的水解反应;淀粉酶只对淀粉起催化作用,如同一把钥匙开一把锁那样。

3.具有高效催化作用。酶催化的反应速率,比普通催化剂高107倍~1013倍。

目前,人们已经知道的酶有数千种。工业上大量使用的酶多数是通过微生物发酵得到的,并且有许多种酶已制成了晶体。酶已得到广泛的应用,如淀粉酶应用于食品、发酵、纺织、制药等工业;蛋白酶用于医药、制革等工业;脂肪酶用于使脂肪水解、羊毛脱脂等。酶还可用于疾病的诊断。

[过渡]我们知道,血液中的血红蛋白在吸入氧气和呼出二氧化碳的过程中起着载体的作用。血红蛋白是由蛋白质和血红素构成的。在肺部,血红蛋白中血红素的2+Fe与氧结合成为氧合血红蛋白,随血液流到机体的各个组织器官,放出氧气,供体内氧化用。

[板书]2.血红蛋白+O2→氧合血红蛋白

[讲解]在上述过程进行的同时,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。

由于铁在输送氧的过程中起着重要的作用,故人体内铁的总量的60%~70%存在于红细胞的血红蛋白内。人缺铁时会得贫血病。

[引导学生看课本图12—3、图12—4]

[投影练习]一女运动员可以在60 s内跑完400 m,她的最大氧气吸入量为4 L/min,而肌肉在工作达到极限时,每千克体重每分钟需要氧气约0.2 L,如果该女运动员体重为50 kg,她将缺少多少氧气?

解答:该女运动员1分钟需要氧气:

50×0.2=10(L)

该运动员在跑完400 m时吸入的氧气:

146

1×4=4(L)

她缺少的氧气为:10 L-4 L=6 L

答:她将缺少6 L氧气。

[过渡]血红蛋白除了能和氧气结合外,还能与一氧化碳结合,且结合能力是氧气的200倍。

[板书]3.血红蛋白结合一氧化碳的能力强于结合氧气的能力。

[讲解]结合了一氧化碳的血红蛋白不能再与氧气结合,人就会缺氧窒息死亡。这就是煤气中毒的原因。

香烟的烟气中含有几百种有毒物质,其中就有一氧化碳。

[引导学生看课本图12—5]

[投影资料或放录像]

资料三

吸烟的危害

吸烟有害人体健康。20世纪90年代,中国医学科学院的回顾性研究报告指出,在我国有四分之一的吸烟者因吸烟而死亡,3000万29岁以下的中国男性中约有100万人死于与吸烟有关的疾病。在与吸烟有关的疾病死亡中,慢性阻塞性肺部疾病占45%,肺癌占15%,食管癌、胃癌、肝癌、结核猝死和缺血性心脏病各占5%、8%。我国1990年有60万人死于与吸烟相关的疾病,其中50万为男性。据世界卫生组织统计,全球约有11亿吸烟者,占全球15岁以上人口的1/3,其中8亿在发展中国家。全世界每年死于与吸烟有关的疾病人数达350万,据估计到2030年,这个数字将增至1000万。吸烟已成为人类第一号杀乎。

一氧化碳是烟草不完全燃烧的产物。烟气中的一氧化碳吸入肺内,与血液中的血红蛋白迅速结合,形成碳氧血红蛋白,使血液携氧能力相对降低,心跳加快,甚至引起心功能衰竭。一氧化碳和尼古丁的共同作用危害心血管系统,引起各种心血管疾病。 由此造成的死亡率比不吸烟者要高5~10倍,猝死率高3~5倍,心肌梗死高20倍,大动脉瘤高5.7倍。

青少年正处于迅速生长发育的阶段,身体各系统、各器官还未成熟或正趋于成熟,因而对有毒、有害物质比成人更容易吸收,受的毒害也更深。医学研究证明,烟草中的有害物质对呼吸器官的天然防病机能有很大的破坏作用。在青春期,大支气管比较直,烟尘中的有害物质,容易长驱直入地进入细支气管及肺泡,麻痹呼吸道粘膜上的纤毛,使纤毛失去排除异物的能力,肺内巨噬细胞对异物的吞噬能力也会因此而被抑制,呼吸道的防御力量被削弱,各种疾病也全随之而来。吸烟对青少年中枢神经系娩损害也比较明显。调查证实,吸烟可使学生记忆力和 147

嗅觉灵敏性降低,课堂听课注意力不能持久,理解力差,成绩明显低于不吸烟的学生。长期吸烟全引起视力下降,视野缺损,严重者可引起视神经萎缩,最终将导致失明(医学上称为烟中毒性视神经病变)。女青年吸烟会使月经初潮推迟、月经紊乱、发生痛经,还可引起子宫颈增生不良和子宫颈原位癌。吸烟还影响青年性机能及人体健美,加速衰老。吸烟开始的年龄越早,各种疾病发病的年龄也随之提前,而且发病率更高,例如15岁以前吸烟的人,就比成人发病率高17倍,成人后的死亡率也越高。据卫生组织的调查,20世纪90年代青少年吸烟人数有较大增长。一些有识之士呼吁:让青少年告别烟草。

[引导学生观看课本P90页资料:吸烟的危害]

[讲解]当蛋白质受热或遇到浓硝酸、重金属盐、甲醛等化学物质时,会发生化学变化而失去原有的生理功能。故重金属盐、甲醛可使人畜中毒。

[板书]4.受热或遇浓硝酸、重金属盐、甲醛等物质时,蛋白质会变质。

[讲解]由于甲醛能使蛋白质变质,故可用甲醛水溶液(福尔马林)制作动物标本,使标本能长久保存。

[讨论]有人用甲醛水溶液来浸泡水产品出售,这样做有什么危害?

[答案]用甲醛水溶液浸泡水产品,目的是为了使水产品保存更长时间而不腐烂,但人食用了这样的水产品会引起中毒。

[小结]由以上的学习可知,蛋白质是构成生命的物质基础,没有蛋白质就没有生命。如果蛋白质的摄入量不足,将会使人生长发育迟缓、体重减轻、贫血等。因此,我们在平常的饮食中,一定要注意对蛋白质的摄入。

[布置作业]习题1

*联系日常生活,举例说出几种富含蛋白质的食品,说明它们对人体的主要营养作用。

板书设计

第十二单元 化学与生活

课题1 人类重要的营养物质

一、蛋白质

1.蛋白质是构成人体的物质基础。一切重要的生命现象和生理机能,都与蛋白质密切相关。

2.血红蛋白+O2→氧合血红蛋白

148

3.血红蛋白结合一氧化碳的能力强于结合氧气的能力。

4.受热或遇浓硝酸、重金属盐、甲醛等物质时,蛋白质会变质。

第十二单元 化学与生活

课题1 人类重要的营养物质(两课时)

第二课时

[引言]人饿了,会浑身无力,此时首先想到要吃饭;马拉松长跑运动员在中途要喝葡萄糖水;消化吸收能力差的病人要通过静脉输入葡萄糖水??

人们要维持一定的体温,要从事各种活动,需要热量和能量。吃饭或摄入葡萄糖,为什么能提供人们活动所需的热量和能量呢?

这就需要我们了解有关糖类的知识。

[板书]二、糖类

[讲解]糖类是绿色植物光合作用的产物,是动植物所需能量的重要来源,在人类食物所供

给的总能量中,有60%~70%来自糖类。

[板书]糖类是动植物所需能量的重要来源。

[介绍]人们吃饭,从大米、面粉、玉米、土豆等主食中摄入的糖类物质是淀粉。

[板书]1.淀粉[(C6H12O5)n]

[讲解]淀粉的相对分子质量从几万到几十万不等。食物淀粉在人体内经酶的作用,与水发生一系列反应,最终变为葡萄糖,葡萄糖的化学式为C6H12O6。

[板书]2.葡萄糖(C6H1206)

[讲解]葡萄糖是一种有甜味的白色固体。葡萄糖经过肠壁吸收进人血液成为血糖,输送到人体的各个组织器官,为人体组织提供营养,又在酶的作用下,转变为淀粉储藏在肝脏和肌肉中。

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,供机体活动和维持恒定体温的需要。

149

[板书]C6H12O6+6O26CO2+6H2O

[讲述]在上述反应中,每克葡萄糖约放出17.2 kJ的能量。

[过渡]我们平常所吃的甘蔗中就含有糖类物质——蔗糖。

[板书]3.蔗糖(C12H22O11)

[讲解]蔗糖在甜菜中的含量也极高。日常生活中食用的白糖、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。

[过渡]麦芽糖也是一种常见的糖类物质。通常食用的饴糖(如高梁饴),其主要成分就是麦芽糖。

[板书]4.麦芽糖(C12H22O11)

[设问]为什么在口中咀嚼米饭和馒头时会感到有甜味?

答案:当在口中咀嚼米饭和馒头时会感到有甜味,这是因为唾液中含有淀粉酶,它能将食物中的部分淀粉催化水解为麦芽糖的缘故;余下的淀粉由小肠中的胰淀粉酶催化水解为麦芽糖;麦芽糖在肠液中麦芽糖酶的催化下,水解为人体可吸收的葡萄糖。

[总结]正常人每天要摄入一定量的淀粉等化合物,在血液中也要维持一定浓度的葡萄糖。如果摄入的这些化合物不够,就会造成血糖含量太低(医学上称为“低血糖”)。低血糖的人会出现乏力、疲倦、昏迷、休克等症状。因葡萄糖可不经过消化过程而直接为人体吸收,故体弱和血糖过低的患者可利用静脉注射葡萄糖溶液的方式来迅速补充营养。

[师]另外需要注意的是,淀粉含量较高的食物常常容易发生霉变。其中因霉变产生的黄曲霉毒素毒性较大,可诱发肝癌,故绝不能食用霉变食物。

[引导学生阅读P92“资料”]

[过渡]食物中的另一类营养物质——油脂也是动物体内重要的供能物质。有关油脂我们需要了解些什么呢?

[板书]三、油脂

[请大家阅读课本有关内容,并总结]

[学生阅读后总结,教师板书]油脂是油和脂肪的合称;油脂是重要的供能物质;人体内的脂肪是维持生命活动的备用能源。

150

[投影课堂练习]花生米含糖约24%(质量分数),油脂约39%,蛋白质约26%;小麦含糖约76%,油脂约2%,蛋白质约11%。50 g花生米和50 g小麦在体内完全氧化放出的能量各是多少?

[解析]由课本信息知:

1 g油脂完全氧化可放出39.3 kJ能量

1 g葡萄糖完全氧化可放出17.2 kJ能量

1 g蛋白质完全氧化可放出约18 kJ的能量

50 g花生米中,含油脂:50 g×39%=19.5 g

含糖类:50 g×24%=12 g

含蛋白质:50 g×26%=13 g

50 g小麦中,含油脂:50 g×2%=1 g

含糖类:50 g×76%=38g

含蛋白质:50 g×11%=5.5 g

50 g花生米在体内完全氧化放出能量为:

19.5×39.3+12×17.2+13×18=1206.75(kJ)

50 g小麦在体内完全氧化放出能量为:

1×39.3+38×17.2+5.5×18=791.9(kJ)

[过渡]20世纪初期,人们认为只要摄入足够的蛋白质、糖类、脂肪、矿物质和水就可以满足健康的需要。那时,某些成人和儿童由于摄入维生素不足,生长发育出现障碍;一些人也因摄入维生素不足,患营养缺乏症。这些病症曾成为医学难题。在20世纪中后期,人们相继发现了各种维生素及其作用。对维生素重要作用的认识是20世纪营养学的最大进展。

[板书]四、维生素

[讲解]维生素有20多种,它们是分子组成和结构都较为复杂的物质,它们多数在人体内不能合成,需要从食物中摄取。维生素在人体内需要量很小,但它们可以起到调节新陈代谢、预防疾病、维持身体健康的作用。缺乏某种维生素将使人患病,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。水果、蔬菜、种子食物、动物肝脏、鸡肉、鱼类、鱼肝油、蛋类、牛奶和羊奶等均含有丰富的维生素。

151

[板书]维生素在人体内需要量虽小,但却很重要。

[讲解]我们只要保证膳食中含有各种维生素,不偏食,一般不会缺乏维生素。如果长期对食物烹调的方法不对,使食物中的维生素破坏或流失,人就容易患某些疾病。因此,如果摄入的维生素不足,就要注意补充。现在人们已经能够用人工方法合成或从一些食物中提取某些维生素制成维生素制剂。

[投影资料]

几种维生素的性质特点

维生素A微溶于水,维生素D不溶于水,它们都易溶于油脂。维生素A、D的制剂都是油状的。维生素B能溶于水,水煮时容易流失,高温加热易破坏,难储于体内,应经常摄入,以保证人体的需要。维生素C能溶于水,易被氧化而破坏(尤其在加热或碱性环境中),烹调蔬菜时最好不用水浸,烹调前不捣碎、切薄,最好在沸水中煮,食用前不要长时间保温。食用凉拌蔬菜(如蔬菜色拉),或生菜能获得较多的维生素C。维生素C制剂不能存放太长时间。

[小结]本节课我们主要学习了糖类、油脂、维生素等营养物质的特点及其对人体的重要性。

[布置作业]习题3

调查与研究(课本P94)

板书设计

二、糖类

糖类是动植物所需能量的主要来源

1.淀粉[(C6G10O5)n]

2.葡萄糖(C6H12O6)

C6H12O6+6O26CO2+6H2O

3.蔗糖(C12H22O11)

4.麦芽糖(C12H22O11)

三、油脂

油脂是油和脂肪的合称:油脂是重要的供能物质;人体内的脂肪是维持生命活动的备用能源。

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四、维生素

维生素在人体内需要量虽小,但却很重要。

备课资料

1.人工合成胰岛素:中国人的骄傲

1965年9月17日,中国科学工作者终于取得了人工合成胰岛素的成功。这是世界上第一次人工合成的一种具有生物活力的结晶蛋白质。

1921年,加拿大多伦多大学的弗雷德里克·班廷和查尔斯·贝斯特从狗的体内分离出一种活性物质——胰岛素。他们把这种物质注入一条患有糖尿病、濒临死亡的狗身上,这条狗的病情很快就出现了好转。

第二年,他们在一名生命垂危的14岁男孩子身上尝试类似的实验成功后,这种激素进入大规模生产。尽管它不能彻底治愈糖尿病,但它是一种重要的救命药物。

人工合成蛋白质是人们向往已久的。也是人类向生物活性、向生命进军的首要方向。蛋白质如果能通过人工合成,那么,它的意义将不仅仅是找到了无机与有机、无生命与有生命的物质之间的关系。而且,将进一步揭示和证实关于生命、灵魂等许多重大问题的认识。由于一些多肽和蛋白质的化学结构,特别是胰岛素的一级结构被陆续认识,通过人工方法合成具有生物活性的多肽和蛋白质的任务,就摆在了世界各国的科学工作者的面前。

就在世界各国的科学家把目光聚集在蛋白质的人工合成问题上时,1958年,中国科学院上海生物化学研究所、上海有机化学研究所以及北京大学的科学家邹承鲁、钮经义、龚岳亭、汪猷、邢其毅等众多科学家联合攻关,向科学高峰发起了冲击。

大家知道,1958年在中国历史上是一个特殊的年代,在一个政治上处于困境、技术上缺乏基础的艰苦环境中,中国的科学家要攻克生命禁区的堡垒谈何容易!科学家的实验所用去的化学溶剂足以灌满一个游泳池,而他们在那些不分昼夜的日子里所洒下的汗水。又何尝不能灌满一个游泳池!

1959年,在各位科学工作者的合力协作下,实现了构成天然胰岛素的A、B两条肽链的拆分和重新组合的工作。在此基础上,北京大学生物系在国内率先合成了具有生物活性的9肽——催产素。接着中国科学院化学研究所和北京大学化学系组织了协作组,经过若干年的艰苦努力,终于在1965年获得了人工合成的牛胰岛素,并制成结晶。这是世界上第一次用人工方法合成的一种具有生物活性的蛋白质,在科学技术和哲学上都具有极其重要的意义,而且为医药工业合成比天然产物更为有效的多肽抗生素、激素等药物开辟了广阔的前景。

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人工合成蛋白质的成功,是人类在认识生命、揭开生命奥秘的征途上向前跨进的重要一步,它标志着人工合成蛋白质的时代已经开始了。

人工合成牛胰岛素的成功,说明人类在研究生命的历程中又迈出了一大步。由人工合成胰岛素派生的活性多肽研究也蓬蓬勃勃地发展起来了。已经人工合成的,除了催产素、增血压素、加压素类似物外,还有促黄体素释放激素、促甲状腺素释放激素、胰高血糖来素多肽激素。此外,蛋白质的结构与功能的研究也在深入的探索中。 2.让生命之树常青的维生素

1912年,英国化学家霍普金斯在使用人工合成饲料喂养动物的过程中发现了维生素。从此,他解开了因缺少这一微量物质而引起的特异疾病之谜,并为这些病的治疗找到了一条正确途径。在他之后,科学家们发现了二十多种维生素,并开创了—条人工合成维生素之路。

维生素,又称维他命(VITAMIN),顾名思义,是维持生命不可缺少的物质。人和动物缺了它就不能正常生长,并会发生特异性病变——维生素缺乏症。

在古代,人们就已经察觉到某些疾病与生活方式,特别是饮食习惯有关。中国早在公元前2600年时,就已经知道脚气病是由于经常只吃一种食物所致。现在我们当然知道那是因为缺少维生素B1。同样,缺少维生素C则会引起嘴唇开裂、

容易出鼻血等症状。而世界上第一个把维生素作为一门学说提出来的是英国化学家霍普金斯。

1912年,霍普金斯在使用人工合成饲料喂养动物的过程中,发现单调食用高度精制饲料的动物,其生长速度要比吃复合饲料的动物慢。他分析其中原因,发现在酵母汁、肉汁中都含有动物生长发育和新陈代谢所必需的微量有机化合物,与脂肪、蛋白质、碳水化合物、无机盐及水同等重要,是维持生命不可缺少的物质。他将此类微量物质命名为维他命,又称维生素。从此,人类解开了因缺少这一微量物质而引起的特异疾病之谜,并为这些病的治疗找到了一条正确途径。由于这一重要发现,他与荷兰细菌学家,在米糠中发现维生素的艾克曼分享了1929年诺贝尔生理学医学奖。

霍谱金斯和艾克曼等人的工作开辟了一个新的研究领域、具有极大的实用价值。吸引了许多科学家醉心于维生素的研究,形成了一种世界性趋势,使得对维生素的研究在数十年内获得重大突破。1915年,戴维斯指出,维生素可以分为两类,即脂溶性和水溶性的。1922年,科路曼从脂溶性维生素中分离出维生素A和D;同年发现了维生素E。1928~1932年间,人们确切地知道坏血病是由于严重缺乏维生素C引起的,并提炼出了维生素C。1933年发现了维生素B2。同年合

成了维生素A。1936年合成了维生素B1,1948年发现了维生素B12。

此后,又发现了多种维生素。同时各种合成的维生素也相继产生。第二次世界大战结束后,对维生素的研究更加深入和广泛。到1960年,科学家逐渐弄清了维生素对机体复杂功能的深刻作用。这些研究不仅基本解决了维生素缺乏症的防治问题,而且使得人类对机体代谢的研究更加深入。

154

3.为什么人体不能缺少维生素?

维生素也叫维他命,是含在食物中的微量有机化合物,它能维持人体健康和辅助生长。大部分维生素需要体外供给。特别是小孩在生长时更不能缺少。如果人缺乏了维生素,便会发生各种疾病,因为维生素种类很多,功能各有不同,所以由于缺乏它们而发生的疾病也就不同。不过无论缺少了哪种维生素,都能使人体生长发育受到阻碍。

维生素种类繁多,而且这种有机化合物的结构也很复杂。目前已被发现的维生素约有二,三十种,按照维生素的溶解性能可以分成两大类:一类能够溶解在脂肪中,所以叫做脂溶性维生素;另一类,能溶解在水中,叫做水溶性维生素。其中和我们关系最密切,也是我们了解比较多的有下列几种:

维生素A,在鱼肝油、奶油、肝、蛋黄、胡萝卜和番茄中,含量较多。它有耐热性,并可溶解在脂肪中,但易被紫外光及氧所破坏。它能促进人体发育、生长和防止眼结膜炎,夜盲症等疾病。

维生素B1(也叫硫胺素),在糙米、大麦、小麦、酵母、大豆、胡萝卜中,含量较多。它尚耐热.能溶解在水中。它对人体的功能,可防止脚气病、神经炎和帮助消化,促进发育。

维生素B2(也叫核黄素),豆类、花生、酵母、肝、乳中,含量较多。它有耐热性、能微溶解在水中。它对人体的功能,可防止口角炎、皮肤炎,上下唇炎,并能防止怕光现象。

维生素PP,也叫尼克酰胺或抗癞皮维生素,青菜、酵母、番茄、肝中较多。它能溶于水中,有耐热性。也不易被氧化。它能防止癞皮病口腔粘膜发炎、舌部裂开,并能帮助消化。

维生素C(也叫抗坏血酸),番茄、蔬菜、萝卜、水果中较多。它易溶于水中,受热容易破坏,在碱性溶液中更易被破坏。能防止坏血病、关节肿,促进外伤的愈合,并能使机体增强抵抗能力。

维生素D,在鱼肝油、肝、蛋黄、乳中含量较多。它能溶于脂肪中,并具有耐热和耐氧化性能。能防止软骨病、出齿迟和牙不健全等。

维生素E,它在小麦和米的胚芽、豆油,蛋黄、蔬菜中含量较多。它性质较稳定,具有耐热性、但能被紫外光破坏。它对人体的功能,可防止孕妇流产等。

维生素K(也叫凝血维生素),它在绿叶蔬菜、番茄、豆油、猪肝中含量较多,人体肠内也能自行产生。维生素K能溶于脂肪中,性质稳定,它易被光破坏。它能促进肝脏制造凝血素,有止血功效。

155

第十二单元 《化学与生活》

课题2 化学元素与人体健康

[教学目标]

1.知识与技能

(1)了解人体的元素组成

(2)了解一些元素对人体健康的重要作用。

2. 过程与方法

(1)意识到化学元素对人体健康的重要性。

(2)培养学生理论联系实际的能力。

3.情感态度与价值观

(1)促使学生养成良好的饮食习惯、并树立正确的健康观。

(2)促使学生形成“一分为二”看问题的哲学观。

[教学重点]

一些元素与人体健康的关系。

[教学难点]

化学元素对人体健康的影响。

[教学方法]

联系实际→激发兴趣→提供资料→拓展视野→得出结论。

[教具准备]

投影仪、相关资料;

补锌、补钙的保健药剂(或补充其他化学元素的保健药剂),加碘盐。

[课时安排]

156

1课时

教学过程

[问题情境]

[教师展示补锌、补钙的保健药剂和加碘盐]

[问]大家是否知道,人体为什么要补充锌、钙、碘等化学元素呢?

[答]补锌可以促进人体生长发育;

补钙可以防止得软骨病(或骨质疏松,或佝偻病);

补碘可预防得大脖子病(或甲状腺肿大)和呆小病。

[注:也可给学生阅读保健药剂的说明书让学生进一步了解]

[引入]以上事实证明,化学元素与人体的健康密切相关。

[板书]课题2 化学元素与人体健康

[讲解]我们周围的世界是由100多种元素组成的,而组成我们人体自身的元素约有50多种。人体中含量较多的元素有11种,它们约占人体质量的99.95%。

[板书]一、构成人体的元素约有50多种。人体中含量较多的元素有11种,约占人体质量的99.95%。

[引导学生看课本P95资料(人体中含量较多的化学元素)]

[设问]人体内的这50多种元素在人体内怎样分布?它们与人体的健康有什么关系?

[请学生阅读课本回答]

回答内容有:1.人体中,除碳、氢、氧、氮几种元素以水、糖类、油脂、蛋白质和维生素的形式存在外,其余元素都主要以无机盐的形式存在。

2.以无机盐形式存在的元素,分常量元素和微量元素两种(常量元素在人体中含量超过0.01%,微量元素小于0.01%)。

3.常量元素、微量元素在人体中的含量虽小,但对人体健康的影响却很大。它们能调节人体的新陈代谢,且有些元素是构成人体组织的重要材料。

[总结并板书]二、常量元素和微量元素能够调节人体的新陈代谢,促进身体健康,且有些元素是构成人体组织的重要材料。

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[讲解]人体中若缺少某种常量或微量元素,常常会引发疾病。

[请学生观看图12—11(佝偻病患者)和图12—12(甲状腺肿大患者)]

[问]你知道这些症状是由于缺乏什么元素引起的吗?

[生]佝偻病是由于缺钙引起的;甲状腺肿大是由于缺碘引起的。

[过渡]缺钙怎么办?缺碘怎么补?下面,就让我们研究一些具体元素对人体健康的影响,并从中找出补钙、补碘的办法。

[板书]1.钙

[讲解]成人体内约含钙1.2 kg,其中99%存在于骨骼和牙齿中,主要以羟基磷酸钙晶体的形式存在,它使得骨骼和牙齿具有坚硬的结构支架。

[投影资料一或给学生发放资料一]

资料一

钙与人体健康

钙是构成人体骨骼和牙齿不可缺少的常量元素。大家都知道,小儿因正在生长发育,对钙的需要量较大,每天要自饮食中取得1克以上的钙才行;如果缺乏钙,会得佝偻病,俗称软骨病。另外,正常孕妇的骨骼变化一般不大,但要是孕妇饮食中经常缺乏钙质,或者母体吸收钙质的机能减低,不能满足胎儿的需要,那么母体就会发生骨骼脱钙,用脱落的钙质来满足胎儿的需要。这样母体骨骼就会变得疏松,发生软化,甚至出现牙齿脱落。孕妇每天需钙约1.5克,乳母每天需钙约2克。

维生素D能促进钙、磷的吸收,能保持人体中钙,磷比例的平衡,并能使钙、磷在骨骼上沉积,所以当维生素D缺乏时,骨骼中的钙、磷均减少,因而骨骼不能进行钙化,结果骨质就软化。所以,治疗和预防上述疾病的办法是增加钙质和维生素D的来源。

人体中的维生素D主要是由皮肤经日光中的紫外线照射而产生的,所以要多在户外活动、多晒大阳,还要多吃含维生素D丰富的食物,如蛋黄、动物肝脏、乳类、肉类等,必要时可服用鱼肝油或维生素D制剂。

为了增加钙质,应多吃一些含钙丰富的食物,如黄豆及其他豆类、粗粮、水果、荠莱、雪里蕻、苋莱、花菜(花椰莱)、鱼类、蛋类、乳类、虾以及各种动物骨骼(如虾皮、酥鱼骨、酥排骨等)。在这些食物中,以牛奶中的钙质最易被吸收,其次为豆腐,绿叶蔬菜和水果等。必须注意的是菠莱中含有许多草酸,草酸遇上钙质会发生化学反应,生成不溶于水的草酸钙,后者不能被人体吸收,所以豆腐、牛奶等不宜与菠菜同煮,孕妇、乳妇和小孩也不宜多吃菠莱。烹调含钙的食物时,适当加点醋倒是有益的,因为醋酸能使食物中所含的钙质和铁质容易溶 158

解出来,以利于人体吸收和利用。钙在体内主要以两种形式存在,绝大部分(约占99%)构成骨盐存在于骨骼和牙齿中,其余1%左右的钙则主要分布于各部分体液中,其量虽少,生理功用却很大。分布于体液中的钙的生理功能主要表现在下述四个方面:

①维持细胞正常的通透性,降低毛细血管的通透性。

②抑制神经肌肉的兴奋性。钙离子有降低神经骨骼肌兴奋性的作用,当血钙浓度降低到一定程度时,会出现乎足抽搐。

③参与肌肉的收缩。肌浆中的钙与骨骼肌的收缩有直接关系,对维持心肌的正常收缩亦起着重要影响,钙过多可引起肌紧张减弱,心跳减慢甚至心脏停搏。 ④参加血液的凝固过程。血凝是人体的一种重要止血机能。

可见,钙的生理功用十分重要,人体必须维持钙的正常代谢。

[学生阅读完上述资料后]

[问]现在,大家找到补钙的办法了吗?

[生]找到了!

[师]希望大家能按以上介绍的方法去补钙。因为大家现在正处于发育期,满足身体对钙的需要,是大家健康成长所必需的。

[过渡]大家知道,食盐是我们每日必不可少的调味品。而食盐对人体的作用主要依赖于其中的钠离子。食盐中还含有钾盐。那么,它对我们人体的重要性主要表现在哪些方面呢?请大家看课本有关内容回答。

[板书]2.钠和钾

[学生看完课本后回答]钠离子和钾离子对于维持人体内的水分和维持体液恒定的pH有重要的作用,而这是人体维持正常生命活动的必要条件。

[承接]对于食盐与人体的关系,你想了解更多吗?请看资料二。

[投影或发放资料二]

资料二

人为什么要吃食盐?

食盐对人体的作用主要依赖于其中的钠离子。正常人的血液有一个比较恒定的酸碱度,适合于细胞的新陈代谢。这种恒定的酸碱度,主要是靠血液的缓冲系统、呼吸调节(肺)和肾脏调节三个方面来维持的。血液中主要的缓冲剂是碳酸氢 159

钠一碳酸这一对缓冲剂,其中一个重要的成分就是钠离子。正常人钠离子的最小需要量每人每日为0.5克,相当于食盐2~3克,但这样低的低盐饮食我们不能长期耐受,所以正常人每日约摄入6~12克食盐,而且非高血压、心脏病和肾脏病患者的一般人以10~12克为宜。食盐中含有钾盐,其他食物中也含有一定数量的钾盐,所以正常人每日摄入钾盐2~5克。这些电解质在人体内随水分分布在细胞内和细胞外。钠离于和氯离子主要在细胞外液,而钾离子则主要在细胞内液。在正常的状态下,细胞外和细胞内的电解质是维持平衡的。在异常状态下,人体可以通过调节细胞内外的水分和电解质(水分和电解质通过细胞膜)来维持平衡。若平衡维持不了,就发生水和电解质平衡紊乱,如出现疲乏、头昏、食欲不振、恶心、呕吐等症状,有的甚至虚脱。人体每日经由尿中排出4.5克左右的氯化钠和1.8~4.5克的钾盐,另外从汗和粪便中还排出一定数量的钠盐和钾盐。所以要不断补充。高温季节劳动时流汗量大,排出体外的盐也增多,为了防止中暑,常常给大量出汗的人喝盐开水。在医院里,医生给呕吐腹泻患者注射生理盐水,对大面积烧伤病人给以生理盐水等等,都是这个道理。

食盐虽然是生理必需,但在某些条件下也会对人体产生有害的作用。钠盐在某些内分泌素作用下,能使血管对各种升血压物质的敏感性增加,引起细小动脉痉挛,使血压增高,而且还能促使肾脏细小动脉硬化过程加快。另外,如果体内钠盐积聚过多,渗透压就要变动,A体为了保持一定的渗透压,就会吸收大量的水分,整个血液也就容易增多,从而使心脏的负担增加,诱发或加重心力衰竭症状。因此,不论是高血压还是心脏病,都必须在饮食中控制食盐的用量,特别是在心力衰竭或者有水肿的情况下,更应严格采用低盐和无盐饮食。浮肿是肾炎病人的主要症状,忌盐能够消肿,这也是因为钠盐具有上面所说的吸收水分的作用,而A体中的钠盐主要是从食盐中摄取的。因此,急性肾炎发作时宜采用少盐或无盐饮食。但须注意的是,当病员肾功能差,小便量少的时候,最好不要吃无盐酱油和秋石。因为无盐酱油不含钠盐而含钾盐,但这类病人肾脏的排钾量减少,所以多用无盐酱油后,血钾就会升高,升高到一定程度后,就会影响心脏的跳动。

这里值得一提的是,苹果、梅子中的钾,能够促使体内过剩的钠排出体外,所以摄取过多盐分感到口渴时,吃苹果、梅子尤为有效。“望梅”尚能“止渴”何况吃梅呢?

[过渡]以上我们介绍的是几种常见的常量元素,下面,我们再来了解几种微量元素对人体的作用。

[板书]3.微量元素

[引导学生了解课本P96表12—2中列举的微量元素]

[讲解]微量元素中有20多种是人体中的必需元素,还有一些是非必需元素,另一些为有害元素。

[过渡]微量元素中的碘并不是一种维持生命所必需的元素,然而缺了它就要生病。大家可通过以下资料来了解有关碘的知识。

160

[投影式发放资料三]

资料三

碳是怎样影响人体健康的?

早在1850年,法国植物学家查廷已发现甲状腺肿大与缺碘有关,并指出碘可以预防这种病。碘是人们最早发现的与人体健康有着密切联系的微量元素之

一。碘虽然不是一种维持生命所必需的元素,可是缺了它就要生病。

体内碘的含量甚微,其约为20~50 mg。其中在只有20~25 g重的甲状腺内就集中了A体总碘量的1/5,血清中碘的浓度为50~120 mg·L-1,其余的碘分布在肌肉、皮肤、卵巢、肾上腺及胸腺中,所以甲状腺是人体中含碘浓度最大的组织。

甲状腺素是甲状腺分泌的激素,这种激素对于人体的生长、智力发展和个性的许多方面的发展都是必要的,而碘是甲状腺素中不可缺少的微量元素,没有碘,甲状腺素分子就不能产生。人的血液中只含有75 ppb(ppb表示十亿分之一,75 ppb即十亿分之75)的甲状腺素,而每个甲状腺素分子中倒含有4个碘原子。

甲状腺素的化学名称为3,5,3′,5′——四碘甲状腺原氨酸,甲状腺还分泌少量的3.5,3′——三碘甲状腺原氨酸,它的生物活性比甲状腺素大两倍左右,其作用也较甲状腺素为快。

甲状腺素及三碘甲状腺原氨酸都是甲状腺分泌的激素。甲状腺激素能显著地增强机体的能量代谢和气体代谢,使糖、脂肪及蛋白质的分解代谢增强,氧消耗量增加。甲状腺激素能促进小肠对单糖的吸收。并可促进肝糖原分解为葡萄糖,使血糖增高。甲状腺激素能增加储存脂的作用及真脂的分解代谢,并可促进胆固醇转变为胆酸。当甲状腺机能亢进时,体脂减少。

血胆固醇可降低。甲状腺激素的正常分泌是维持儿童生长发育所必需的,分泌不足可致生长停滞。甲状腺激素对骨骼钙化也有影响,适量甲状腺激素可促进幼年动物骨骼有机成分的合成,使钙盐易于沉着;在甲状腺机能亢进时,可致骨骼脱钙而引起骨质疏松症。

粘膜和皮肤皆能吸收碘或碘化合物;进入血液中的碘迅速被甲状腺吸收而储存于腺体中,作为合成甲状腺激素的原料。

成人每天大约需要100~150mg的碘。一般说来,普通食品中所含的碘已够需要,人体缺碘的原因主要有两个:①在儿童发育期、妇女妊娠期或发生各种感染时,甲状腺素分泌增加,因此碘的需要也随之增加;②由于某些地区的水、土壤、食盐及其他食品中缺乏碘质,这种情况多见于高原山区。我国大部分地区都缺碘。 161

当人缺碘时,体内甲状腺素合成受障碍,血液中甲状腺素浓度下降,此时通过中枢神经系统的作用,使脑垂体分泌更多的促甲状腺激素来使甲状腺细胞增生和肥大,就会引起颈部产生结节状隆起,这就是地方性甲状腺肿,俗称粗脖子病。

地方性甲状腺肿不仅影响患者劳动,而且有着严重的后果。例如,在重病区患者的后代中可能出现以智力低下、聋哑、身材矮小等特征的克汀病(呆小病);结节型甲状腺肿有可能转变为毒性甲状腺肿或甲状腺癌。

防治甲状腺肿的一般办法是:①地方性甲状腺肿地区的居民可用碘化食盐或碘化水进行集体预防。碘化食盐就是加有适量碘剂的食盐,墒称碘盐。②多食海带、海藻和海鱼等含碘丰富的食品。我国已立法,在全国推广含碘食盐。

[师]由刚才的学习我们知道,常量元素和微量元素对我们人体的健康都很重要。那么,我们应该怎样补充这些元素呢?

[请学生阅读课本P97资料]

[结论]人体中的无机盐主要靠食物摄入。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。

[讨论]人体缺少必需微量元素会得病,因此有人认为应尽可能多吃含有这些元素的营养补剂,你认为这种想法对吗?为什么?

[学生讨论,发表看法]

[答案]这种想法不对。因为即使是必需元素,也有一个合理摄入量的问题,摄入不足或摄入过量均不利于人体健康。

[注:亦可结合《备课资料》中的“为什么饮用水中含氟过多或过少对人都有害”讲解]

[小结]本节课我们主要认识了一些化学元素与人体健康的关系。知道一些常量元素和微量元素在人体中含量很少,但却很重要,而它们主要靠食物摄入,故养成科学合理的饮食习惯是我们健康成长的重要保证。

[布置作业]习题

课本P98调查与研究

板书设计

课题2 化学元素与人体健康

一、构成人体的元素有50多种。人体中含量较多的元素有11种,约占人体质量的99.95%。

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二、常量元素和微量元素能调节人体的新陈代谢,促进身体健康,且有些元素是构成人体组织的重要材料。

1.钙

2.钠和钾

3. 微量元素

备课资料

1.人为什么要摄入镁?

虽然早已知道镁是人体中的一种常量元素。镁离子能激活人体中的许多酶,但是长时期来并没有引起人们的足够重视。随着生物无机化学的发展,人们对镁离子在生命活动中的作用的了解日益增加,从而也就越来越引起人们对镁的重视。

二价镁离子(MR2+)对于蛋白质的合成是至关重要的。一旦Mg2+的浓度过低,蛋白质的合成便会中断。

镁离子可激活磷酸葡萄糖变位酶,烯醇化酶、腺苷三磷酸酶、5核苷酸酶、精氨酰琥珀酸合成酶、谷氨酰胺合成酶、脱氢酶、黄素激酶、无机焦磷酸酶、碱性磷脂酶、肌酸磷酸激酶等,并可抑制神经兴奋。镁离子至少能催化十多个生物化学反应,它在这些催化过程中虽然也是一种无机离子型的激活剂,但却有相当高的特异性,不能以同类的离子相互替换。例如,肽酶的作用能被Mn2+激活,但也可以用Co2+、Ni2+代替Mn2+,然而镁离子的激活功能却往往不能用其他二价离子替代。有时,镁离子与其他离子之间甚至会起颉颃作用,例如镁离子活化的反应有的会受到钙离子的抑制。

脱氧核糖核酸酶能裂解脱氧核糖核酸(DNA)的磷酸酯键,致使其失去生物功能。在确保人体按照父母双亲传递遗传信息,使之有条不紊,高度有序地进行自我复制与新陈代谢方面,脱氧核糖核酸酶是一个非常重要的酶。Mg2+(最适浓度为0.003 M)或Mn2+可激活这种酶,加进柠檬酸盐、硼酸盐和氟化物则可抑制这种酶。因此可以说,Mg2+对遗传过程有重要的作用。

在细胞质内,葡萄糖被氧化(酶致氧化)为二氧化碳和水,同时释放出能量供应给机体。有人把这种糖氧化过程划分为六大步骤,其中有两个步骤需要Mg2+来催化。硫酸镁(MgSO4)早已应用于医疗中,用作泻药、镇静剂和胆道括约肌扩

张药。

由上述可知,镁离子在人体中的功能实在不容忽视。

血红素的卟啉环中有一个二价铁原子,叶绿素的卟啉环中则是一个二价镁原子。所以,绿色叶菜中含有较丰富的镁。一般说来,绿叶含镁量为300~800毫 163

克/千克;马铃薯、甜菜、苜蓿等的含镁量比禾谷类食物多得多。粗盐中含有丰富的镁质,精盐中则很少,因为在精制过程中绝大部分镁盐被除去了。

据研究,土壤中缺镁,可能是我国、波兰和前苏联的一些地区食道癌发病率高的原因。 2.人为什么需要磷?

人体含有1%的磷,在三磷酸腺苷及血液中共含四分之一左右,余下的四分之三左右集中分布于骨骼和牙齿中。与钙结合,成为骨盐的主要成分。骨盐是构成骨骼及牙齿的无机盐类化合物的总称。人的骨盐的组成大致如下;Ca3(PO4)2,85%,CaCO3,10.0%;Mg3(PO4)2,1.5%;CoF2,0.3%;CaCl2,2.0%。骨

盐的主要成分虽是钙化物,但镁和钾等也是骨盐的必要成分。钙盐和磷酸盐的复合物在骨骼和牙齿中以晶体形式存在,其结构为3Ca3(PO4)2。CaX,式中X代表

OH-、CO等阴离子。成骨作用即骨骼及牙齿中骨盐生成作用,通常是指磷酸钙的沉积,故亦称沉钙作用。

成人每天自食物中约需供给钙0.66克、磷0.74克;幼儿因正在生长发育,钙磷需要量较大,每天要自食物中供给钙磷各1克以上,其量随年龄不同而有差异。

含磷多的食物有黄豆、蚕豆、赤豆、花生米、南瓜子、葵花子、核桃仁、紫菜、海带、牛肝、猪肝、猪腰子、鸡肝、海鳗、鲥鱼、鲫鱼、鲐鱼、蛋类、小麦粉、小米、玉米面、籼米、豆腐干、烤麸(面筋)、黑木耳等。

3.人缺铁为什么会得贫血病?

铁在人体中多方面起作用,可以说是微量元素中的“多面手”。铁是每个活细胞的一种组分,是血红蛋白中氧的携带者,也是很多酶的活性部位。

铁是哺乳动物的血中运输和交换氧所必需的,并为许多体系的氧化还原作用所必需。做这些用途,铁是一种理想的金属元素,蟹血(淡蓝色)中的铜,海鞘血(绿色)中的钒,都不及哺乳动物血(红色)中的铁。铁有两种最常见的氧化态(Fe2+和Fe3+),它们在人体内来回转变,几乎不需要什么能量。

血红蛋白的每一个亚单位都含有一个铁原子。铁原子与氧原子结合而把氧储存起来。直至需要它的才释放出来。一个红血细胞从心脏经过身体最远部分的细胞,循环一周需要一分钟。只有当血红蛋白回到肺部之后,它才能取得一个新的氧分子。因此,为了输送氧,就需要很多铁原子。所以,人体内铁的总量的60%~70%存在于红细胞的血红蛋白内。至于酶的反应,则需要几个铁原子就够了。因此,体内只有15%左右的铁用于构成各种细胞色素、过氧化氢酶及过氧化物酶等含铁化合物。约占总量的20%的铁以铁蛋白形式储存于肝、脾、骨髓和肠黏膜等处;其余的5%左右构成肌红蛋白。

铁在人体内含量为0.004%很接近于宏量元素。一个体重为50千克的人含铁2克,相当于3枚一发硬币(每枚重0.678克)的重量。

164

一个人当他所吃的膳食含有足够的铁时,所吸收的铁就会被储存在他的组织中,主要的是被储存在骨髓、肝、脾中。吃进的铁不足时,人体就将储存组织中的铁逐渐耗尽。只有在这时,血液中的铁量才发生变化,脸色就苍白了。严重缺铁会引起缺铁性贫血。根据上述的铁代谢机制,在给缺铁性贫血病人补充铁时,显然应给予无机的二价铁,如硫酸亚铁等,最好同时给予还原性物质如维生素C等,以使食物中的三价铁还原成二价铁,以利于铁的吸收。

值得注意的是,轻度缺铁的儿童,他们的注意力会明显降低,而这当然会对他们的学习能力发生重要的影响。

在日常饮食中,含铁最多的食物为动物的肝脏和其他内脏、如鸡、鸭、鹅、猪、牛、羊的肝脏、腰子、心脏和鸡鸭肫、猪肚等;其次为牛、羊、猪的瘦肉和蛋黄;菌及藻类如紫菜、海带、黑木耳、蘑菇等也含有较多的铁;蔬菜中以苜蓿、菠菜、芹菜、油菜、萝卜缨、苋菜、鸡毛菜、荠菜和番茄等含铁较多;水果中则以杏、桃、葡萄干、红枣和菠萝、杨梅、李子、橙子、橘子、柚子、无花果、桂圆等含铁较多。我们要注意的是,食物营养成分表中含铁多的食物并不一定是补充铁质最好的食物之一,因为有许多食物中的铁(特别是在碱性环境中的含铁食物)因不易溶解而不能被吸收,例如柿饼,豆腐等;相反,含铁量虽然不太多,但同时含有维生素C等酸性物质的食物,倒是防治缺铁性贫血的良好食物,例如红枣、橘子等。如果人体缺乏胃酸,铁质的吸收就会发生困难,这时就容易得缺铁性贫血。因此,治疗这类贫血症,除了在饮食中提供富含铁质的食物外,还必须同时服用稀盐酸,以补充胃酸不足。食物中铁过多会产生恶心、呕吐,造成铁中毒。

4.为什么提倡吃含锌食品?

在生理功能上,锌虽然不像铁那么赫赫有名,但是它对于生命的意义可毫不逊色。人们越来越清楚地知道,锌对于人体的生长和发育都是一种极其重要的微量元素,而且心脏病、肝脾肿大、性腺功能减退和癌症等都与锌在人体中含量有关。

锌包含在许多金属蛋白中,而蛋白质则是构成细胞的主要固体物质。锌是大多数酶的一种必要组分,对正常生长和发育都很重要。它主要与碳酸酐酶(使血中碳酸氢盐释放出二氧化碳的酶)有关也含于肾磷酸化酶,羧肽、醇脱氧酶中,还与激素和卟啉代谢有关。锌离子能激活肠磷酸酶及肝、肾过氧化氢酶,为胰岛素合成所必需。

在锌的生理功能中,较早知道的是缺锌会影响骨骼生长和性发育。在中东,曾发生过严重缺锌的现象,结果使该地居民生长和性发育极度迟缓。

体内缺锌的儿童常常表现出食欲不好,味觉不灵敏,身高和体重都比不上不缺锌的儿童。

人体中所有的锌几乎都在细胞内部,在那里它比任何别的痕量元素都更丰富。人和动物的精液中含有大量的锌,高达0.2%,而在眼的视觉部分含有高 165

至4%的锌,在所有检查过的各类动物眼中,包括鱼类在内,都存在多量的锌。它必定有一个特殊的效用,但至今尚无人知道。

患类风湿性关节炎者,小关节如手指不能伸展,现在已经知道与缺锌有关。大多数食物中部含有锌,蛋白质中含锌最高,肉类含锌平均30 ppm,鲜牡枥含锌大于1000 ppm。人可以通过摄取食物补充锌。

锌是生命不可缺少的痕量元素之一,但过多了对人体也是有害的。进入人体的锌量大了,会引起不适,出现头晕、呕吐和腹泻。用兔子做试验,半致死量为每千克体重0.2克。

5.为什么饮用水中含氟过多或过少对人都有害?

氟是形成强硬的骨骼和预防龋齿所必需的。正常人体骨骼中含氟0.01%~0.03%,牙釉中含氟0.01%~0.02%。在骨骼和牙齿中,氟均以CaF2形式存在,CaF2在骨盐中均占0.3%。

人体所需的氟主要来源于饮水,所以饮水里氟含量的多少直接影响人体的健康。自然环境中缺氟的地区,儿童中往往流行龋齿病。据文献报道,当饮水含氟量小于0.5毫克/升时,龋齿发病率高达7o%~90%;当饮水含氟量为0.5~1.0毫克/升时,龋齿发病率为40%左右;当饮水含氟量为1.5毫克/升时,龋齿发病率在10%以下,但偶尔出现斑釉病。当肯定了某地区缺乏某元素后,通常可以将某元素的适当化合物加入自来水、土壤、动物饲料或人类食物中,以减少发病率。因此,在龋齿发病率高的地区,也就是饮水中氟含量过低的地区,在饮用水中加入适量的氟化物(如氟化钠、氟硅酸钠、氢氟酸等),即所谓饮水氟化,使饮水里氟含量达到饮水标准,能有效地大面积降低龋齿发病率。我国广州地区自来水经过多年加氟后,该地区的龋齿减少50%左右。采用含氟化钠或氟化亚锡的牙膏刷牙,或者用2%氟化钠溶液或氟化钠甘油膏定期涂擦牙齿表面,均可起到预防龋齿的作用。老年人缺氟,会使骨骼变脆,结果可能会造成髋骨破碎,变成残疾。

氟与人体健康的关系,是又一个说明一种元素太多太少了都会危害健康的很好例子。少了会产生上述不良后果,但多了也要生病。当饮水含氟量为2~4毫克/升时,斑釉齿发病率可过10%~50%,当饮水含氟量超过4毫克/升时,儿童几乎无不患斑釉病,并有5%以上的人患腰腿病和骨骼畸形(氟骨病)等重症。由此可见,饮水加氟和推广使用含氟牙膏的工作,一定要从各地区的实际情况出发,决不可生搬硬套,盲目进行。目前,氟病还没有特效疗法,主要防治方法是降低饮水的含氟量,同时在这些地区应停止出售和使用含氟牙膏。根据我国生活饮用水卫生规程的规定,人饮用水的氟含量以0.5~1.0毫克/升比较合适。如果饮用水里含氟量超过1.0毫克/升或低于0.5毫克/升时,都应该进行必要的处理。煮沸是一种最简单易行的去氟方法,用铝化物(如白矾、氧化铝、铝酸钠、磷酸铝等)沉淀或用活性炭、骨粉、磷灰石等吸收都能很好地降低水中含氟量。

166

第十二单元《 化学与生活》

课题3 有机合成材料

[教学目标]

1.知识与技能

(1)了解有机化合物和有机高分子化合物的特点。

(2)知道塑料、合成纤维和合成橡胶的性能和用途。

2.过程与方法

(1)认识有机合成材料的发展对人类社会的进步所起的重要作用。

(2)能用变化与联系的观点分析化学现象和问题。

(3)能主动地与他人进行交流和讨论,并能清楚地表达自己的观点。

3.情感态度与价值观

(1)了解学习化学的重要价值。

(2)培养学生关注社会和人类生存环境的情感。

(3)增进学生对“事物是一分为二的”辩证唯物主义观点的认识。

[教学重点]

通过有机合成材料的教学,提高学生的化学素养。

[教学难点]

提高学生化学素养。

[教学方法]

探究、启发、实验、阅读、讲解、讨论等。

[教具准备]

投影仪和相关资料;

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酒精灯、试管、试管夹、火柴;

聚乙烯塑料碎片、棉花、羊毛、木片、干草;的确良、尼龙、腈纶等合成纤维制品。 [课时安排] 1课时 教学过程

[引言]从人们的衣食住行,到探索太空世界,都离不开材料。材料的应用和发展与人类社会文明的进步紧密相连。

在日常生活中,我们用得最多的是有机合成材料。如塑料、合成橡胶、合成纤维等。有机合成材料的诞生,结束了人类只能依靠天然材料的历史。 [板书]课题3 有机合成材料

[过渡]到底什么是有机合成材料呢?要找到答案,首先必须知道什么是有机化合物。

[板书]一、有机化合物

[师]下面,我们就通过活动与探究来了解什么是有机化合物。 [活动与探究]

[投影下表,请学生完成]

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[注:上表可请一学生直接填写,也可由学生回答,教师填写]

[根据上表讨论]

1.甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白质的组成元素有什么共同点?

2.甲烷、乙醇和葡萄糖的相对分子质量与淀粉和蛋白质的相对分子质量相比有什么不同?

[学生讨论,并交流讨论结果]

1.甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白质中都有碳元素和氢元素。

2.甲烷、乙醇和葡萄糖的相对分子质量有确定数值,而淀粉和蛋白质的相对分子质量无固定数值,且其数值从几万到几十万不等,比甲烷、乙醇和葡萄糖的相对分子质量要大得多。

[设问]已知甲烷、乙醇、葡萄糖、淀粉和蛋白质都属有机物,那么,你觉得应该怎样来命名有机物?

[生]含有碳元素和氢元素的化合物就叫有机物。

[承接]已知CCl4、CS2也是有机物。那么,大家刚才的回答是否正确?你觉得应该

怎样改进?

[生]不正确。应该说含碳的化合物叫有机物。

[评价]大家回答得很好!

[讲解]化合物主要有两大类:无机化合物和有机化合物。人们把像葡萄糖这类含碳的化合物叫做有机化合物,简称有机物。

[板书]1.含碳的化合物叫有机化合物。

[解释]组成中不含碳元素的化合物一般叫做无机化合物,如水、氢氧化钠、食盐等。需要注意的是,我们熟悉的一氧化碳、二氧化碳、碳酸钙等少数含碳化合物,由于它们的组成和性质跟无机化合物很相似,故人们将它归到无机化合物中来研究。

[板书]CO、CO2、H2CO3、CaCO3属于无机化合物。

[讲解]有机物的数目异常庞大。为什么会是这样呢?请大家看课本回答。 169

[学生看书后回答]

有机物除含有碳元素外,还可能含有氢、氧、氯、氮和磷等元素。在有机物中,碳原子不但可以和氢、氧、氮等原子直接结合,而且碳原子之间还可以互相连接起来,形成碳链或碳环。由于原子的排列方式不同,所表现出来的性质也就不同。因此,有机物的数目异常庞大。

[注:教师此时可用一有机分子模型进行演示:如可用一碳原子数为六的可拆装的烃的球棍模型分别安装成直链、支链、环状等结构让学生观看,并指出若用氯原子换掉一个不同位置的H原子,便又是一种新的物质。这样,可使学生印象深刻]

[讲解]有些有机物的相对分子质量比较小,如乙醇、葡萄糖等。通常称它们为小分子。有些有机物的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。通常称它们为有机高分子化合物,简称有机高分子。

[板书]2.有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机物。

[过渡]用有机高分子化合物制成的材料就是有机高分子材料。如棉花、羊毛和天然橡胶等就属于天然有机高分子材料。但由于天然有机高分子材料数量有限,远不能满足人口增长和社会发展对有机高分子材料的需求。随着化学科学的发展,合成有机高分子材料应运而生,简称合成材料。

[板书]二、有机合成材料

[讲解]有机合成材料的出现是材料发展史上的一次重大突破。从此,人类摆脱了只能依靠天然材料的历史,在改造大自然的进程中大大前进了一步。

合成材料品种很多,塑料、合成纤维、合成橡胶就是我们通常所说的三大合成材料。

[板书]三大合成材料:塑料、合成纤维和合成橡胶。

[讲解]由于合成材料的原料丰富易得、制造加工简单、性能干变万化,(如用石油产品、煤、石灰石、水、空气等为原料,通过一系列的化学反应就可制得多种多样、性能各异的合成材料。)所以,合成材料一经出现,便得到了广泛的应用。

[引导学生看图12—13(塑料制品的应用范围)]

[讲解]由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的,所以也常被称为聚合物。如聚乙烯分子就是由成千上万个乙烯分子“手拉手”聚合而成的高分子化合物。

[引导学生看图12—14(聚乙烯分子模型)]

170

[转折]我们刚才看到的聚乙烯高分子,是很长的链状结构,但并不是所有的合成材料高分子都是长链状的,有的还可以结合成网状。

[引导学生看图12—15(高分子结构示意图)]

[讲解]高分子的结构不一样,其形成物质的性质就不一样。如链状结构的聚乙烯塑料与网状结构的酚醛塑料(俗称电木)的性质就不相同。

[学生做实验12—1]加热聚乙烯塑料碎片。

现象:加热熔化、冷却后变成固体,再加热时又熔化。

[讲解]我们刚才观察到的塑料的这种性质叫热塑性。具有热塑性的塑料可反复加工,多次使用,能制成薄膜、拉成丝或压制成所需的各种形状,用于工业、农业和日常生活等。

若我们给酚醛塑料加热,其只能烧焦而不能熔化,我们把这种性质叫热固性。

[板书]1.热塑性塑料和热固性塑料

[讨论]装食品用的聚乙烯塑料应如何封口?电木插座破裂后能否热修补?

[讨论结果]因聚乙烯塑料有热塑性,故可用加热的方法进行封口;因电木插座具有热固性,故不能进行热修补。

[介绍]塑料的品种很多,用途也各不相同。

[投影或发放资料]

几种常见塑料的性能和用途

171

[讲解]聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料是我们使用最多的塑料。

[过渡]高分子材料中的纤维有天然纤维和合成纤维之分。

[展示]棉花、羊毛、木片、干草。

[讲述]以上这些物质都是天然纤维,它们可以制成棉布、纯毛线、纸张等。它们透气性好,吸水性也好,但它们易缩水,易被虫蛀。

[展示]的确良、尼龙、腈纶等合成纤维制品。

[讲解]以上物品属合成纤维制品,它们最明显的优点是:强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不发霉、不怕虫蛀、不缩水。缺点是:吸水性、透气性差。

[设问]我们穿的衣服通常是由纤维织成的。我们怎样才能穿上既舒适又挺脱的衣服呢?

[生]可用天然纤维和合成纤维进行混合纺织。

[师]很正确。这也是商店里的时髦衣物多为混纺织品的缘故。

[板书]2.天然纤维和合成纤维混合纺织的纺织品。

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[请学生阅读P102资料:认识服装的标签]

[补充]合成纤维除了供人类穿着外,在生产和国防上也有很多用途。例如,尼龙可以制降落伞绳、轮胎帘子线、缆绳和渔网等。

随着新兴科学技术的发展,近年来还出现了许多具有某些特殊性能的特种合成纤维,如芳纶纤维、碳纤维、耐辐射纤维、光导纤维和防火纤维等。

[过渡]橡胶也是人们生活和工业生产中不可缺少的材料。最初人们从橡胶树、橡胶草等植物中获得天然橡胶。随着工业的发展对橡胶需求的不断增长,人们在了解了天然橡胶分子的组成和结构后。进行仿照,并用化学方法人工合成了橡胶,即合成橡胶。

[板书]3.合成橡胶

[设问]合成橡胶的出现是人类向自然学习取得的成果。与天然橡胶相比,合成橡胶有哪些优点呢?

[学生看书后问答]具有高弹性、绝缘性、耐油和耐高温等性能。

[承接]正因为如此,合成橡胶广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。

[引导学生看课本图12—2(合成橡胶的用途)]

[转折]合成材料的应用与发展,大大方便了人类的生活。但是,合成材料废弃物的急剧增加也带来了环境问题,废弃塑料带来的“白色污染”尤为严重。这是因为大部分塑料在自然环境中很难降解,长期堆积会破坏土壤,污染地下水,危害海洋生物的生存;而且如果焚烧含氯塑料会产生有毒的氯化氢气体,从而对空气造成污染。

[引导学生看课本图12—22(塑料垃圾对大自然的污染)]

[板书]三、白色污染

[投影资料]1.白色污染

大量的废旧农用薄膜、包装用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具(以下统称为塑料包装物)在使用后被抛弃在环境中,给景观和生态环境带来很大破坏。由于废旧塑料包装物大多呈白色,因此造成的环境污染被称为“白色污染”。

2.“白色污染”的现状及其危害

塑料的使用仅有近百年历史。我国是世界上十大塑料制品生产和消费国之一。1995年,我国塑料消费总量约1100万吨,其中包装用塑料达211万吨。“白色污染”问题在我国已相当严重。

173

塑料是高分子聚合物,不易降解,一般需数百年才能有效分解,因此造成污染公害。“白色污染”的主要危害在于“视觉污染”和“潜在危害”。“视觉污染”——遗弃的塑料制品,随处可见,是造成环境脏、乱、差的一个重要原因,由此造成“视觉污染”。“潜在危害”——危害人体健康、影响农作物生长、危及动物安全。散落在江河湖及田野的废塑料碎片被动物及水生物误食,会导致生病、死亡。

混入生活垃圾中的废旧塑料物品很难处理:填埋处理将会长期占用土地,混有塑料的生活垃圾不适用于堆肥处理,分拣出来的废塑料也因无法保证质量而很难回收利用。

[过渡]由此可见,“白色污染”问题是人类亟待解决的一个问题。那么,我们应该从哪些方面着手来解决“白色污染”呢?

[板书]四、防止白色污染的措施

[请学生看书回答]

方法有:

1.使用一些新型的、可降解的塑料,如微生物降解塑料和光降解塑料等:

2.重复使用某些塑料制品如塑料袋、塑料盒等;

3.减少使用不必要的塑料制品,如用布袋代替塑料袋等;

4.回收各种废弃塑料。

[讲解]减少使用、加强回收、使用可降解塑料是目前治理“白色污染”的主要措施。

回收废弃塑料是非常重复的,因为塑料回收不仅可以减少废弃塑料的数量,而且节约资源。但塑料分类是回收和再利用的一大障碍,因为不同种类的塑料,其再利用的途径是不同的。

[设问]我们应该怎样解决这个困难呢?

[引导学生看课本有关内容及图12—24和表12—4]

[讲解]从改进塑料的配方和生产工艺入手,研制新型的可降解塑料,是治理“白色污染”的最有前景的措施。

[引导学生看课本图12—23(可降解塑料的降解过程)]

[投影资料]

可降解塑料

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可降解塑料是指在较短的时间内、在自然界的条件下能够自行降解的塑料。 可降解塑料一般分为四大类:(1)光降解塑料——在塑料中掺入光敏剂,在日照下使塑料逐渐分解掉。它属于较早的一代降解塑料,其缺点是降解时间因日照和气候变化难以预测,因而无法控制降解时间;(2)生物降解塑料——指在自然界微生物(如细菌、霉菌和藻类)的作用下,可完全分解为低分子化合物的塑料。其特点是贮存运输方便,只要保持干燥,不需避光,应用范围广,不但可以用于农用地膜、包装袋,而且广泛用于医药领域;(3)光一生物降解塑料——光降解和微生物降解相结合的一类塑料,它同时具有光和微生物降解塑料的特点;(4)水降解塑料——在塑料中添加吸水性物质,用完后弃于水中即能溶解掉,主要用于医药卫生用具方面(如医用手套等),便于销毁和消毒处理。在四种降解塑料中,生物降解塑料随着现代生物技术的发展越来越受到重视,成为研究开发的新一代热点。

[过渡]近年来,为了解决使用合成材料带来的环境问题,新型有机合成材料逐渐向对环境友好的方向发展。此外,为满足计算机,生物工程、海洋工程和航空航天工业等尖端技术发展的需要,人们还研制出了许多新型有机合成材料。

[板书]五、新型有机合成材料。

资料

1.高分子分离膜

高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。它的特点是能够有选择地让某些物质通过,而把另外一些物质分离掉。这类分离膜广泛应用于生活污水、工业废水等废液处理以及回收废液中的有用成分,特别是在海水和苦咸水的淡化方面已经实现了工业化。在食品工业中,分离膜可用于浓缩天然果汁、乳制品加工、酿酒等,分离时不需要加热,并可保持食品原有的风味。未来的高分子膜不仅可以用在物质的分离上,而且还能用在各种能量的转换上,如传感膜能够把化学能转换成电能,热电膜能够把热能转换成电能等。这种新的高分子膜为缓解能源和资源的不足,解决环境污染问题带来希望。

2.医用高分子概况

生物医学高分子简称医用高分子,是一类令人瞩目的功能高分于材料。它已渗入到医学和生命科学的各个部门并应用于临床的诊断与治疗。特别是直接与体液接触的或可植入体内的所谓“生物材料”,它们必须无毒,有良好的生物相容性和稳定性,有足够的机械强度,而且易于加工、消毒。

医用高分子材料制品种类繁多。从天灵盖到脚趾骨,从内脏到皮肤,从血液到五官都已有人工的高分子代用品。与此同时,高分子药物及固定化酶、人工细胞、标记细胞、免疫吸附剂等也在迅速发展。目前全世界每年生产的医用高分子材料包括医疗用品在内多达800万吨,价值30亿美元。

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3.导电塑料

20世纪70年代的一天,日本的一位科学家在实验室里,用常规方法获得一种具有金属光泽的银灰色薄膜。按经验,用同样方法得到的应当是聚乙炔黑色粉末。他觉得奇怪,于是就回过头来检查他的实验过程有没有差错,结果发现添加的催化剂比规定数量多出了1000多倍。测试结果显示这种产物确实是聚乙炔塑料,但它能够导电。就这样,导电塑料在这次意外的操作中诞生了。

随后,科学家们对导电塑料进行了深入研究,制造出可以应用的导电塑料。2000年,Alan J.Hecger(艾伦·J·黑格,荚国物理学家)、Alan G.Macdiamid(艾伦·G·马克迪亚米德,美国化学家)和白川因树(日本化学家)因发现了导电塑料而获得了诺贝尔化学奖。

目前,美国已经用导电塑料代替半导体材料制造出太阳能电池,还试验用导电塑料作蓄电池的电极材料。如果把导电塑料作为电极材料应用到汽车蓄电瓶里,可以把蓄电瓶的重量由15kg降至2kg,并且能够反复充电1000次以上,大大延长蓄电瓶的使用寿命。瑞士还用导电塑料制成印刷电路板,并已经应用到中小型计算机中,使用效果良好,成本只有钢印刷电路板的40%。英国和加拿大则把导电塑料用到电子玩具、电子游戏机、电视机和其他普通电器上,都明显地降低了产品成本。最近,日本一家公司用导电塑料制成了晶体管,取得了突破性进展。

导电塑料兼具塑料和金属的优点,密度比金属小得多,不需要冶炼,也不需要在高温条件下加工,而制取导电塑料的资源也十分丰富,造价低廉。因此,导电塑抖的出现将会给21世纪的材料科学带来新的生机。

4.复合材料

复合材料是将两种或两种以上的材料复合成一体形成的材料。复合材料集中了组成材料的优点,并避免了组成材料的弱点,其既能充分利用资源,又能节约能源。 因此世界各国都把复合材料作为大有发展前途的一类新型材料来研究。

由于复合材料一般具有强度高、质量小、耐高温、耐腐蚀等优异性能,在综合性能上超过了单一材料,因此宇航工业就成了复合材料的重要应用领域。我们知道,质量对于飞机、导弹、火箭、人造卫星、宇宙飞船来说是一个非常重要的因素。有的导弹的质量每减少1 kg,它的射程就可以增加几千米。而且这些航天飞行器还要经受超高温、超高强度和温度剧烈变化等特殊条件的考验,所以,复合材料就成为理想的宇航材料,它的发展趋势从小部件扩大到大部件,从简单部件扩大到复杂部件,成为宇宙航空业发展的关键所在。另外,复合材料在汽车工业、机械工业、体育用品甚至人类健康方面的应用前景也十分广阔。

[小结]通过本课题的学习,我们知道了什么叫有机物和有机合成材料。并知道有机合成材料不管是现在,还是在将来对我们都很重要。

[布置作业]

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1.收集一些服装的标签,查看服装面料的纤维种类。

2.了解不同纤维制成的服装在洗涤熨烫时的注意事项。

3.为“使用塑料的利与弊”辩论赛准备资料。

4.家庭小实验。

板书设计

课题3 有机合成材料

一、有机化合物

1.含碳的化合物叫有机化合物。

2.有机高分子化合物是相对分子质量很大的有机物。

二、有机合成材料

三大合成材料:塑料、合成纤维和合成橡胶。

1.热塑性塑料和热固性塑料。

2.天然纤维和合成纤维混合纺织的混纺织品。

3.合成橡胶。

三、白色污染

四、防止白色污染的措施

五、新型有机合成材料

备课资料

1.新材料衣服

“鲨鱼皮”泳衣

各种各样的新材料已经越来越多地走进人们的日常生活。在2000年悉尼奥运会上,“鲨鱼皮”泳衣、“金色”跑鞋和“超级自行车”等新材料制成的运动器材帮助运动员取得了优异的成绩。其中澳大利亚游泳明星索普穿的鲨鱼皮泳衣尤为引入注目,那么这种泳衣的秘密何在呢?

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英国和日本联合开发小组的科研人员发现,鲨鱼能在水中迅速游动的秘密就在于鲨鱼皮肤上的齿状突起。这些齿状突起相当于小型的水囊,鲨鱼在游动时,水囊能够有序地引导周围的水向同一方向流动,令鲨鱼更为舒畅、省力地在水中游弋。根据鲨鱼皮肤的特性,科学家们以硅酮树脂薄膜等新型高科技产品为材料制成连体泳衣。这种连体泳衣具有极强的弹性和伸展力,能更好地束紧人体外形,压缩肌肉,减少人体肌肉在水中的颤动,而这种颤动正是泳手们在比赛中力量损耗的主要原因,也是疲劳的主要诱因。

经过不断试验和改良,专家们最终将泳装定型为从手腕至脚踝全部包起来的形式。

一些参与试验的选手在试穿新式泳衣后,都认为游泳时好像感觉不到水的存在,做起动作来很轻松,而且可以防止肌肉颤动,不容易感到疲劳。

据验证,穿着“鲨鱼皮”在比赛中可比穿着普通泳衣减少7.5%的水阻力,可将一般选手的平均成绩提高3%左右。

在2000年的泛太平洋游泳锦标赛中,共诞生了12项世界纪录,破纪录幅度超过历届泛太平洋锦标赛和1994年罗马世锦赛,其中破纪录者半数以上身着“鲨鱼皮”。在悉尼奥运会的澳大利亚游泳选拔赛上,新式泳衣出尽了风头。名将索普身着这种长及手腕、脚踝的新型泳衣,一举打破了男子400米自由泳世界纪录接着他又连续两次打破世界纪录。纵观比赛,进入决赛的选手大部分都穿着式样有别的新式“鲨鱼皮”泳衣。看来新材料还真的挺管用。

防弹衣

我们再来看看20世纪70年代,美国杜邦公司研制成功的一种凯夫拉纤维。它具有坚韧耐磨、刚柔相济、刀枪不入的本领。投放市场以后,很快受到各国军事部门的青睐。用它来制造胸甲、避弹衣、钢盔、刚性装甲等,被誉为“防弹新秀“装甲卫士”。

凯夫拉纤维的优点很多,抗拉强度高,比重小,在-70℃~180℃的温度之间,性能无重大改变;不燃烧,不熔化,在温度高达500℃时才开始碳化;不导电;抗腐蚀力强。但它也有缺点,容易受紫外线辐射的影响,被水浸透后会严重损害防弹的性能。

柔软、坚韧的凯夫拉,是制作避弹衣的好材料。目前,国际上应用得最广的防弹布是964型防弹布。它用凯夫拉纤维织成,每一根线由666根纤维丝合成。同锦纶、聚酯和玻璃纤维比较,如果重量相同,凯夫拉的防弹能力是它们的两三倍,钢的5倍,而且经久耐用,不易老化。用凯夫拉纤维编织成的胸甲,比其他种类的胸甲,结构更缜密、紧凑、层数多,防护力更强。

在战场上,土兵们遭到伤亡威胁最大的是弹片,约占伤亡率的75%,而子弹造成的伤亡只占25%。用凯夫拉替代尼龙和玻璃纤维来制造避弹衣,可以使避弹衣的重量减轻1/2,而且更加柔软。在单位面积相同的情况下,它的防护 178

力至少可增加1倍。在防弹衣里面的肝、脾、脊骨等位置,衬一层特种陶瓷板,可做成“衬里避弹衣”。陶瓷板能使弹丸偏离或粉碎,加上凯夫拉能吸收弹丸60%的能量,所以这种防弹衣能起较好的防护作用。

凯夫拉纤维重量轻,防护力强,又是制造钢盔的好材料。用它来制造警察、装甲车乘员、飞行员戴的钢盔,能承受400米/秒的弹丸的打击,还能防震和抵御榴霰弹的弹片。用凯夫拉做衬垫的钢盔,更贴近头部,让使用者更加舒适。据报道,美国地面部队单兵装甲系统的避弹衣和钢盔能保护人体大部分的关键部位,使伤亡人数减少1/3。

坦克、装甲车既要坚固,又要轻快。凯夫拉层压薄板经得起反复的撞击,具有比玻璃钢更优越的性能,是钢、铝、玻璃钢装甲的理想代用品。

凯夫拉层压薄板掺进了聚酯、乙烯树脂、酚醛树脂,可用来制造结构装甲和添加装甲。它还能代替铝或玻璃钢来制造导弹发射具、鱼雷发射管和军舰上的雷达天线罩等。

凯夫拉纤维是军事领域里绽开的一朵奇葩,它不仅在战场上能拯救成千上万士兵的生命,而且为现代大型武器轻型化提供了可能性。

在军舰上,用凯夫拉制造炮塔可大大减轻炮身重量,使炮身容易旋转,避免共振。把它应用在轻型装甲车或重型坦克上,可以保护发动机,增加乘员的生存机会。在机动掩蔽部里,它用作装甲衬里,可以提高对弹片和爆炸气浪的防护力和抗高温能力。

宇宙服

“阿波罗”飞船中宇航员穿的,是用既耐火又能高效反射热能的纺织材料做成的。这种宇宙服要用8层“布料”来缝制,却只有5.7千克重,其中一层是用超细玻璃纱织成的,然后再在衣料外面涂一层泰弗隆&#0;&#0;四氟乙烯涂料;一层是聚苯并咪唑&#0;&#0;芳纶耐火纤维材料,还有一层保暖而透气的内衬夹层,它既可保持衬里的干燥,又可隔离外部的热&#0;&#0;这种隔层材料,每平方毫米上竟有1400多万个微孔,可以排出人体的水蒸气和热量。

防火衣

宇宙服这种尖端技术,已移植到民用品生产上。例如,用这种材料已制成防火衣,供消防人员、劳动保护人员穿着。人们穿上这种衣服,在熊熊烈火中,不会受到丝毫损伤。每年,许多国家都要举行汽车大赛。汽车飞快奔驰,常常因碰撞损坏起火。现在,赛车运动员和拦车栅的服务人员穿上杜瑞特运动服&#0;&#0;一种氟化化学纤维制作的运动服,可以减少被火烧伤的危险。

近来研制出一种不怕火烧的衣服。它是特制的腈纶,是由丙烯腈、偏氯乙烯的共聚物和其他变性剂制成的。

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另一种耐火服,它是用聚氯乙烯和羊毛纤维混纺,在聚硅氧烷纤维上织成,能耐1100℃的高温。

防水服

在海水下作业时,潜水员会遇到压力大和温度低的困难,离海面越深,压力越大。长期在水下实验室、水中观测站工作,或者进行潜水操作的人,要穿一种能保持一定温湿度、能防潮拒水的工作服。这是以一种可凋节温湿的纤维织物、在底布上涂上几层既透气又防水的聚四氟乙烯薄膜制成的新颖工作服。这种衣服的衣料虽然只有30微米厚,却能起到10毫米厚的一般保温材料的作用。潜水员在潜水衣里面套上这种工作服,不但可以延长工作时间,而且能潜入更深的海区。 防寒服

美国有家纤维公司用一种新型的绝热材料制成的防寒衣服,又轻、又薄、又柔软,又暖和。这种衣服的布料是用聚丙烯和聚酯两种纤维混合纺织成的。纤维很细,100根合在一起,也只有一根头发丝粗。衣服很薄,但保温绝热性能却很好,连羽绒衣服也会逊色呢!

瑞士布罗斯城一家服装商店设计制造的一种“气候服装”就更好啦!这种衣服一共分4层,从贴身的一层往外数:第一层用纤细的合成纤维组成,富有弹性,通气透汗,不易潮湿,穿着舒服;第二层是用棉布料制作的,上面有密密的网格,散热快,使里面的温度不高;第三层用绝热材料制作,能够保温绝热;第四层,是用来挡冬天的寒风的。

这种衣服特别适宜于冬天露天作业的工人和滑冰、滑雪运动员穿着。当人们活动的时候,身体冒出汗气,很快通透,散热快,使里面温度不会升得很高。如果活动停下来,由于这种衣服能保温,人也不会感到冷。

我国用一种最新型的衣料&#0;&#0;PU泡沫布缝制成的男女服装,前些年在香港展出时受到欢迎。这种衣服保暖性能好,比羊毛和棉花保暖性高4倍,而重量只有羊毛的1/2。PU泡沫布是一种新型的泡沫复合衣料,一般用轻质聚氨酯泡沫和涤棉细纺布、锦纶或针织涤纶布等粘结复合而成。它可以做秋、冬外套衣料,还可以用来制作防寒手套、保健旅游鞋等。用它做的风衣只有几两重,并且衣料富有弹性,手感柔软。

2.用“不粘锅”煎烤食物时为什么不粘锅?

如果有人问你,世界上什么东西最光滑?也许你会回答说:玻璃。是的,在日常所见的各种材料中,玻璃的确是相当光滑的了。可是如果将玻璃的表面放大几千倍,那么你就会发现:玻璃的表面实际上也还是毛糙的。后来发现,某些硅树脂形成的薄膜,它的光滑程度远胜过玻璃,在玻璃上涂上一层硅树脂,就可以使玻璃的表面变得更光滑。

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不过还有比硅树脂更光滑的材料,那就是大名鼎鼎的聚四氟乙烯塑料。这种塑料被誉为“世界上最光滑的材料”。它究竟光滑到什么程度呢?将一块用聚四氟乙烯塑料制成的织物,如果将它放在桌上,只要有一小角悬出,那么整块织物就会慢慢的滑到地上。织物的小角悬出所产生的重力原是微不足道的,可是它已经能够战胜织物和桌面之间的摩擦力,使织物“溜”到地上了。

这种光滑非凡的塑料,有许多巧妙的用途。比如它可以做成不需要加润滑油的轴承。又如面粉,化肥、砂糖等通过管道装入袋中时,如果在管道的内部贴上一层用这种塑料制成的织物,那么这些粉状或粒状的物质就会流动得更快。滑雪爱好者也看上了这种塑料,他们在滑雪板上贴上一层这种塑料,滑雪时就会变得更轻松,速度也大大提高了。

市场上出现的一种所谓“不粘锅”,其实就是在铝锅的内部,敷上一层四氟乙烯塑料。这种锅的最大优点是:用它煎烤食物时,你决不会担心食物会在锅上,用完之后,只要用水一冲洗,它就光洁如新了。

也许有人会担心,这种塑料能经受得起煎烤食物的高温吗?它会不会和食物中的某些成分发生化学变化?这种担心是多余的。原来聚四氟乙烯塑料除光滑外,稳定和耐热也是十分著名的,不要说食物,就是许多活泼非凡的化学试剂,它都“不加理睬”。普通塑料在120℃左右就会软化,可是聚四氟乙烯塑料却能耐200℃以上的温度,它还耐-260℃低温,因此用它做锅的内垫是完全可以胜任的。

由于聚四氟乙烯既耐较高温度,又耐低温,既耐化学腐蚀,又光滑有一定机械强度,性能优良,被称为“塑料之王”。因此在化学工业,半导体工业、超低温研究,火箭技术等领域都有广泛的应用。

3.白色垃圾百年难题

随着快餐盒、塑料袋、农用地膜的广泛应用,“白色污染”已经成灾!马路旁、草丛间、街头巷尾比比皆是,一道道“白色风景线”已成为环境污染的一大景观。各大中城市都普遍形成了严重的白色污染。

塑料制品造成的“白色污染”是随着市场经济发展而出现的一种新的环境“公害”。在南非,“白色污染”非常严重,大风吹过,树木上经常挂满了塑料袋,居民还以为是下雪了。

在中国,据有关部门对一些城市的抽样调查,在家生火做饭的居民,每户每天均要扔掉二至五个糖果、食品垃圾袋,而光是每年扔弃在铁路沿线的塑料快餐盒就达8亿多只,加上城市快餐业的发展,每年废弃量达100亿只之多,其中只80%以上未经回收,被大量地散落在环境中,重量在8万吨以上。在垃圾中废弃塑料所占比例;1990年仅4%,1994年已达10%,1995年猛增到14%,农业地膜的使用也是有增无减,可见,造成“白色污染”的这种污染源,是绝对不能低估的。

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我国泡沫餐具的生产和使用量极大,食品包装、购物买菜的塑料袋使用数量也是惊人的。据粗略估计,20世纪我国的白色垃圾大约有800多万吨。塑料制品是所有生活废弃物中最难处理的部分之一,也一直是一个世界性的难题。大家知道,作为一种石油化工原料生产的塑料包装物,它包含有聚氯乙烯、聚丙乙烯等主要成分,相对分子质量达2万以上,只有相对分质量降低到2000以下,才能被自然环境中的微生物所利用,变成水和其他有机质。而这一过程需要200年。有专家曾做过实验,塑料埋在土里,在50年内不易腐烂,它对土质和农作物的生长带来危害。如果聚集起来用火烧,它即刻浓烟滚滚,释放出大量的二氧化碳、二氧化硫以及其他有毒气体,散布在空气中。造成空气严重污染。据介绍,一支烟产生的烟雾需要20立方米的稀释空气量,而100克塑料燃烧产生的烟雾是一支烟的100倍,那么所需要的稀释空气量为2000立方米。由于我国对废塑料包装物的回收利用不尽如人意,所以环卫工人只好整年将它和垃圾埋在土里、或是用火烧掉。这种不科学的处理方法,将给人类的生态环境带来潜伏的隐患。如果将其填埋,将会影响农作物吸收养分和水分,导致减产;对其焚烧会释放出多种有毒化学气体,其中有一种叫二恶英的化合物,毒性极大,即使在摄入很小量的情况下,也能使鸟类和鱼类出现畸形和死亡,对生态环境造成破坏,同时对人也有很大危害。大量散落的塑料还容易造成动物误食致死,北京南苑的麇鹿因误食附近垃圾场飞入的塑料袋而死于非命。塑料易成团成捆,它甚至能堵塞水流,造成水利设施、城市设施故障,酿成灾害。

很多年来,尽管不少城市严令禁止使用一次性难降解塑料包装物,“白色污染”仍不能得到有效控制,无法计量的塑料袋碎片在风中飘舞,像一面面破旗在向人类抗争!有人认为要消除“白色污染”必须在禁止一次性难降解塑料包装品的同时大力发展其替代产品,即以纸代塑和生产可降解塑料制品。台湾开发出利用石油的副产品聚丙烯生产的一种环保合成纸,就是一个很有益的尝试。遗憾的是,大多数纸制品和可降解塑料制品都不尽如人意,无论在品质上还是在价格上都不能与塑料制品竞争。在市场经济条件下,行政命令未必比市场杠杆更奏效。

更何况,替代产品并没有解决环保意义上的根本问题。比如,以纸代塑,我国森林资源并不丰富,而造纸需消耗大量木材,大量用纸会造成资源短缺,同时造纸过程中也会带来水污染问题。

标本兼治是解决问题的最好办法、专家认为,一方面应及时有效地处理既生垃圾,另一方面用能降解、易降解的制品代替塑料。1998年11月,一种以秸秆做成的一次性餐具首次摆上了北京百盛购物中心的快餐桌。这种餐具不但安全卫生,而且一次性使用后人土即为肥料,入水可成为鱼饲料。弃置路边,几天后就随风而去了。在1998年12月13日的“绿色一次性餐具交流会”上,100多家企业展示了他们用稻壳、纸浆、淀粉等为原料制作的餐具。一种生物全降解一次性快餐盒经北京一轻研究所30多名研究人员近三年的研究,已通过检测。测试证实,该餐盒使用后暴露在大自然中,40天内全部变为水和二氧化碳。这种餐盒以淀粉(玉米、木薯淀粉)为原料,加入一年生植物纤维粉和生物防水胶喷注到模具内加热发泡成型。各种新生的替代产品正处在起步阶段,但尚未达到大规模生产推广的水平。

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另外,民众的环境保护意识仍然比较落后,这其实是阻碍白色污染治理的一个重要因素。治理白色垃圾的第一步就是垃圾分装,这只有在大多数人的自觉环保意识建立起来之后才有望进行。所以,治理白色污染的最重要一点是提高每个人的环保意识。因为白色垃圾需要百年以上的时间才可以在自然界自然降解,所以解决它的污染问题真的可以称做百年难题。

其他国家也在采取各种措施解决这个难题。比如爱尔兰政府开始征收塑料袋税,每个塑料袋9便士,这个方法极为有效,爱尔兰的塑料袋使用量降低了90%。连锁超市Co&#0;op是英国第一家提供100%可降解材料的公司,它所提供的2/3的Co&#0;op袋由可降解的材料制成。预计到2004年,所有的Co&#0;op购物袋将告别“塑料时代”。目前,其他国家也在仿效该方案,为“最糟糕的发明”做补救工作。我们衷心希望消除白色污染不是一个百年难题。

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