九年级化学下册.pdf
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1、第六单元海水中的化学第1节海洋化学资源1.海洋化学资源海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂,全球海洋的含盐量就达5亿亿吨,还含有大量非常稀有的元素,所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提,目前,全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、浪20万吨,总产值达6亿多美元。(1)金属镁的提取通常将石灰乳加入海水或卤水中,沉淀出氢氧化镁,氢氧化镁再与盐酸反应生成氯化镁,电解熔融状态的氯化镁,就能制得金属镁。可用下述过程表示:上述转化过程中发生的化学反应主要有:M g C l2+C a(0
2、 H)2=M g(0 H)2 1 +C a C l2M g (O H)2+2 H C l=2 M g C l2+2 H20M g C l2 通电 M g+C l2 t(2)海底矿物天然气水合物一 一“可燃冰”的发现天然气水合物是由天然气(主要成分为甲烷)和水在低温、高压的条件下形成的冰状固体。天然气水合物燃烧产生的能量比同等条件下的煤或石油产生的能量多得多,而且燃烧后几乎不产生任何残渣或废气,被科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”。镒结核它含有镒、铁、银、铜、钻、钛等20多种金属元素,如果能加以合理利用,将是我们人类的一笔宝贵的财富。2、海水淡化水是生命之源,淡水危机甚至比粮食危机、石油危
3、机还要来势汹汹,解决淡水资源问题已提到了人类的议事日程。在这种背景下,把海水、苦咸水等含高盐量的水转化为生产、生活用水的海水淡化技术得到空前迅猛的发展。目前,淡化海水的方法已有十种之多,下面介绍的是其中最为主要的几种。(1)蒸储法:蒸储法,虽然是一种古老的方法,但由于技术不断地改进与发展,该法至今仍占统治地位。蒸馈淡化过程的实质就是水蒸气的形成过程,其原理如同海水受热蒸发形成云,云在一定条件下遇冷形成雨,而雨是不带咸味的。根据设备可分为蒸储法、蒸汽压缩蒸储法、多级闪急蒸储法等。此外,以上方法的组合也日益受到重视。“多级闪急蒸储法”就是设计了一套压强一个比一个低的蒸发室,将它们连同在一起,防高温
4、海水从压强较高的蒸发室流入压强较低的蒸发室,就会发生瞬间蒸发,变为水蒸气,水蒸气经冷凝成为淡水。这种蒸发室越多,海水瞬间蒸发的次数就越多,总的蒸发效率也就很高。(2)电渗析法亦称换膜电渗析法 该法的技术关键是新型离子交换膜的研制。离子交换膜是0.5 1.O m n厚度的功能性膜片。按其选择透过性区分为正离子交换膜(阳膜)与负离子交换膜(阴膜)。电渗析法是将具有选择透过性的阳膜与阴膜交替排列,组成多个相互独立的隔室海水被淡化,而相邻隔室海水浓缩,淡水浓缩水得以分离。电渗析法不仅可以淡化海水,也可以作为水质处理的手段。为污水再利用作出贡献。此外,这种方法也越来越多地应用于化工、医药、食品等行业的浓
5、缩、分离与提纯。(3)反渗透法:通常又称超过滤法。是1 9 5 3年才开始采用的一种膜分离淡化法。该法是利用只允许溶剂透过、不允许溶质透过的半透膜,将海水与淡水分隔开的。在通常情况下,淡水通过半透膜扩散到海水一侧,从而使海水一侧的液面升高,直至一定的高度才停止,这个过程为渗透。此时,海水一侧高出的水柱静压称为渗透压。如果对海水一侧施加一大于海水渗透压的外压,那么海水中的纯水将反渗透到淡水中。反渗透法的最大优点是节能。它的能耗仅为电渗析法的1/2,蒸储法的1/4 0。因此,从19 7 4年起,美日等发达国家先后把发展重点转向反渗透法。3、海洋蓝色的宝库按照自然属性,可将海洋资源分为海底矿产资源、
6、海水化学资源、海洋生物资源、海洋再生能源、海洋空间资源和海洋旅游资源六大类。海域中蕴藏各种金属与非金属矿床、石油和天然气、甲烷水合物、磷钙土等;在深海大洋底蕴藏着多金属结核、结壳、热液多金属硫化物矿等。仅海洋石油总储量达14 5亿吨,天然气约4 5万亿吨,海底的天然水合物资源量约7.6 X 10 6立方米,可供人类使用几十万年。此外,大洋还有多金属结核3万亿吨。海洋生物多达2 0万种,生物总量达3 4 2亿吨。仅鱼类年生长总量达6亿吨。海水中溶解有8 0多种化学元素,人们把它比喻为“液体矿山”。海水中含食盐3 7 7亿吨,镁18 0 0亿吨、钾5 5 0亿吨、浪9 5亿吨、碘8 2 0亿吨、铀
7、4 5亿吨、金15 0 0万吨。潮汐、海流、波浪、海风蕴藏着大量的能源,海水蕴藏着大量的能源,海水温差、盐差则蕴藏着差热能和化学能,它们均可用来发电。全世界波浪能多达45亿千瓦、温差能37亿千瓦,这些都是可再生能源,取之不竭。4、保护海洋资源随着世界人口的急剧增长,以及人类物质生活的提高,各种工业垃圾和生活废物的数量正在成倍地增长,近50年来,人类向海洋倾入的垃圾废物己为初期的20倍,这个增长幅度还在加大。尤其是来往于大洋间的数以10万吨计的超级油轮越来越多,一次触礁或撞船等事故的发生,往往会造成几万至几十万吨以上石油的污染,严重地威胁着海洋鱼类等生物的生存,一些有害有毒物质长期在这些生物聚积
8、,一旦被人体吸入,将会导致大规模病害,影响人体健康;这些油轮即使不出事故,按惯例在卸完油后,在公海用海水清洗油舱后泄入海里的油垢,约为油轮装载量的1%,也就是说一艘油轮装运100次所清洗油舱溢出的石油,等于发生了一次沉船事故泄漏的全船石油,可见这种不易觉察的污染远远超过发生事故造成的污染,这仅仅是污染海洋的一种因素而已。为保护人类共有的海洋资源,世界各国采取了多种措施,如海洋环境立法、建立海洋自然保护区、加强海洋环境监测、提高消除污染的技术水平等。第2节 海 水“晒盐”1、海 水“晒盐”过程海水中溶有大量的盐,如果我们把1000g海水加热蒸发,直到把水全部蒸发掉,就能得到约35g的盐。全世界海
9、水中含有盐类总质量约为5亿亿吨,如果把这些盐平铺在陆地上,其厚度可达150m。目前,从海水中提取食盐的方法主要为“盐田法”(也 称“太阳能蒸发法”),这是一种古老而至今仍广泛沿用的方法。使用该法,需要在气候温和、光照充足的地区选择大片平坦的海边滩涂,构筑盐田。盐田通常分为两部分:蒸发池和结晶池。先将海水(或海边地下卤水)引入蒸发池,经日晒蒸发水分到一定程度时,再导入结晶池,继续日晒,海水成为食盐的饱和溶液,再晒就会逐渐析出食盐来。这时得到的晶体就是我们常见的“粗盐”。剩余的液体称为母液(也 称“苦卤”),可从中提取多种化工原料。我国海盐年产量达2000多万吨,居世界第一位。较大的盐场有河北的长
10、芦盐场、山东的莱州湾盐场等。粗盐|海 水|蒸发池 _ _ _ _ _ 结晶池 _ _ _ _ _ 碳 素 钢J中碳钢(含碳量在0.3%0.6%)J高碳钢(含碳量 0.6%)用于制刀具、量具、模具等钢 C镒钢:韧性好,硬度大,用于钢轨等不锈钢:抗腐蚀性好,用于医疗器械合 金 钢 硅钢:导磁性好,用于制变压器鸨钢:耐高温、硬度大,用于刀具(二)铜及铜的合金 铜具有紫红色金属光泽,密度8.9 g /c m3.具有良好的延展性,导电性和导热性。其导电性在金属中仅次于银。(金属导电顺序前三位是银,铜,铝)化学性质稳定,在热的条件下可与氧气反应.生成氧化铜(黑色),在潮湿的条件下可与二氧化碳、氧气、水反应
11、,生成铜绿即碱式碳酸铜 CU2(0 H)2 C 0 1,还可以与某些盐发生反应,如:C u +H g(N03)2=H g +CU(N03)2 或 C u+2 AgN0:i=2 A g+C u(N03)2铜用于制电线、枪弹等。黄铜:铜锌合金(2)铜的合金 M g F e Z n0第3节钢铁的锈蚀与防护1、钢铁制品锈蚀条件的探究取三支试管、3根表面无锈的铁钉,进行下列实验:(1)在第一支试管中放入一根铁钉,注入蒸储水,不要浸没铁钉,使铁钉与空气和水接触。(2)在第二支试管中放入一根铁钉,注入刚煮过的蒸储水至浸没铁钉,然后在水面上注入一层植物油,使铁钉只与水接触。(3)将第三支试管用酒精灯烘干,放入
12、一根铁钉,用橡皮塞塞进试管口。使铁钉置于干燥的空气接触。一周后会发现,第一支试管中铁钉生锈,而第二、三支试管中铁钉基本上不生锈。说明铁生锈是铁、氧气和水等物质相互作用的结果,有空气(氧气)而无水或有水而无氧气,铁都不容易生锈。2、铁生锈的条件纯净的铁在干燥的空气中是稳定的,铁在无氧的条件下即便是与水接触也不易生锈。铁生锈的条件是与氧气和水同时接触。或者说,铁在潮湿的空气中容易生锈。铁锈是混合物,主要成分是Fe&XH20O3、防止铁生锈的措施根据铁生锈的原理,要防止铁制品锈蚀,采用的原理有三种:(1)使铁制品隔绝氧气;(2)防止铁制品与水接触(或者是铁制品既不与氧气接触,也不与水接触);(3)制
13、成合金,改变其性能。具体措施有如下几条:采取措施实例相应原理保持铁制品表面干燥和洁净用过的菜刀要擦净不与水接触在铁制品表面面涂一层保护膜刷油漆汽车表面刷油漆既隔绝氧气,又隔绝水涂油自行车架电镀零件表面烤蓝锯条、枪支表面改变铁的组织结构制成合金制成不锈钢、白铁制成合金,改变性能4、保护金属资源据资料报道,每年因腐蚀而报废的金属材料相当于年产量的20%40%;矿物资源也是有限的,因此要保护金属资源。具体措施有:(1)防止金属的腐蚀;(2)金属资源回收利用;不仅节约金属资源,还防止废旧金属对环境的污染。(3)有计划、合理的开采矿物;(4)寻找金属的代用品。如用金属制作的管道易锈蚀,可用塑料制品来替代
14、。5、铁和铝在空气中都能发生反应,为何铁易锈蚀,而铝却具有抗腐蚀性铁与氧气、水蒸气等反应生成的铁锈很疏松,不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气等反应,所以一旦铁的表面生锈了,如果不加处理,很快就会把整块铁锈掉了。而铝与氧气反应生成的致密的氧化铝薄膜,能覆盖在铝的表面,从而保护里层的铝不再与氧气反应,对铝起到保护作用。6、不纯物质的化学方程式的计算化学方程式中的质量比为纯净物质之间的质量关系。如果遇到不纯物(如铁矿石、生铁)的质量,要将其转化成纯净物(氧化铁、纯铁)的质量,再代入方程式中进行计算。同理,若要求混合物的质量,首先应根据化学方程式求得纯净物(或主要成分)的质量,再利用公式转化求得不纯物
15、的质量。纯 度=纯净物的质量 X 1 0 0%不纯物质的质量不纯物质量=纯净物的质量 杂质的质量分数=1-纯度7、实验数据分析题的解题方法此类题型的特点是一方面将化学实验操作同化学计算有机的结合在一起;另一方面用图形、表格的形式给出有关化学量之间的关系。这类题目涉及到的化学反应均已学过,解题中关键是仔细审题,看清楚试验的目的、方法、数据的含义等,利用化学方程式进行解答。解题的基本方法是从图形、表格中分析数据、处理数据、使用数据,达到解题的目的。第8单元化学与健康第1节食物中的有机物1、有机物和无机物(1)有机物自然界中含碳的物质特别多,占已发现的纯物质中的绝大部分。淀粉、蔗糖、纤维素、油脂、蛋
16、白质等都是含碳的物质。定义:含碳的化合物叫做有机化合物,简称有机物。范围:一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等物质中也含有碳元素,但由于它们的组成和性质跟无机化合物很相似,因此,将它们作为无机化合物来研究。(2)无机物和有机物相反,将不含碳的化合物叫做无机化合物。2、糖类人类食物所供给的总能量中,有60%70%来自糖类。(1)淀粉淀粉属于糖类,化学式为(C N Q)%淀粉经酶的作用,最终生成葡萄糖。检验食物中的淀粉时,可向食物中滴加几滴碘水,如果食物中含有淀粉,可发现食物会呈现蓝色,这是淀粉的一种特性,经常用于检验实验中。(2)葡萄糖化学式为C此2O5,葡萄糖经过肠壁吸收进入血液成为血糖。在人体组织里
17、,葡萄糖在酶的作用下经缓慢氧化转变成二氧化碳和水,同时放出热量,供肌体活动和维持体温。可用下式表示:C6H1205+602 缓慢氧化 6CO2+6H2O(3)蔗糖化学式为02电01“它储藏在甘蔗、甜菜等植物中,是食品中常用的甜味剂。3、油脂(1)油在常温下,植物油脂呈液态,称为油,如花生油、香油等。(2)脂肪动物油在常温下呈固态,称为脂肪,如猪油、奶油等。将以上两者合称为油脂每克油脂完全氧化能放出约38KJ热量,比相同质量糖类所释放热量的两倍还多。成人每天需摄入50g 60g油脂,消耗不完全的油脂就在人体内以脂肪的形式储存起来,一旦体内缺少糖类食物,这些脂肪就会分解释放出热能。4、蛋白质(1)
18、蛋白质是构成细胞的基本物质,使机体生长及修补受损组织的主要原料。蛋白质是由多种氨基酸构成的极为复杂的化合物,是重要的营养物质。(2)蛋白质的作用蛋白质与水反应,生成氨基酸。每克蛋白质完全氧化约放出18KJ的能量,而且生成的氨基酸能维持人体所需要的各种蛋白质,维持人体的生长发育和组织更新。例如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。成人每天需要摄入6 0 g 9 0 g蛋白质,处于生长发育时期的青少年需要的会更多。(3)酶酶也是一种蛋白质,是生物催化剂,能催化生物体内的反应。一种酶只能催化一种反应,而且是在体温和接近中性的条件下进行的。例如唾液中含有淀粉酶,能将食物中的部分淀粉催
19、化水解为麦芽糖,因此人们咀嚼米饭和馒头时会感到有甜味。5、维生素维生素是一类组成和结构都较为复杂的有机物,其主要作用是调节体内进行的各种化学反应,以保持身体健康。正常情况下,人体只需非常少量的维生素。维生素分为多种,每种都有独特的功能。(1)脂溶性维生素维生素A(含B胡萝卜素):B胡萝卜素是最主要的抗氧化维生素,具有抗癌,防衰老及保护心脑血管的作用,维生素A有助于保护视力。维生素D:帮助钙质吸收,保持骨骼健康。维生素E:抗氧化营养素,具有保护心脑血管以及抗衰老的功能,并能减少环境污染对人体的影响。(2)水溶性维生素维生素C:抗氧化维生素,保护身体免遭自由基危害,抗疲劳并有助于提高能量和活力。维
20、生素B 1:碳水化合物转化为能量的要素,有助于提高能量和活力。维生素B 2:与能量的产生直接有关,对维护肌肉和神经系统功能有重要作用,有助保持最佳体力脑力状态。维生素B 6:有助于蛋白质的代谢以及神经系统的正常运动,保持最佳体力和脑力状态。维生素B 1 2:防治贫血,提高血液携氧能力,确保最佳生理状态。烟酰胺:降低体内胆固醇的含量,保护心脑血管。叶酸:预防贫血,有利于育龄期女性正常生育。生物素:参与脂肪代谢,能提高能量以及活力。泛酸:辅酶的组成成分,有助于人体生长发育。6、蛋白质和氨基酸蛋白质是一类在组成和结构上比糖类和油脂更加复杂的有机物,其组成中主要含碳、氢、氧、氮元素,还可能含有少量的硫
21、、磷、锌、铁、铜等元素,其相对分子质量从几万到几百万不等。鸡蛋清的主要成分就是蛋白质。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,就是一种有生命活性的蛋白质。人类的生命活动需要20余种氨基酸,其中近一半在人体内不能合成,需要摄入动植物的蛋白质来间接获得。烹调富含蛋白质的新鲜鱼、肉时,其中的蛋白质部分转化为氨基酸,含有多种氨基酸的鱼肉味道鲜美。厨房中常用的调味剂一一味精,就是一种氨基酸(谷氨酸)的钠盐。7、维 生 素 应 适 量 摄 取如果我们体内的维生素缺乏,会出现疲劳、冷漠、易怒等症状,以至于现在有不少人在正常饮食之后还要补充维生素。对维生素的补充,不能有以下几种误解:误解一
22、:所有必需的维生素和微量元素都只能从植物性食物中获得水果和蔬菜里只有足够的维生素C、维生素原A和叶酸。对生命有重要意义的维生素B族是存在于肉类和奶类食品中。要保障一昼夜身体所需的维生素B 2,需要吃150克肝脏、肾脏或者800克酸凝乳。面包里也含有维生素B,但是,不是在白面包里,而是在粗粮面包里。米里含有我们需要的足够数量的矿物质,并且比例搭配得很合理:铁、铜、铉(促进造血)、格(促进脂肪代谢)。而且,在我国大米中也含有大量增加脑部功能的维生素B。误解二:维生素C只能从柑橘类获得确实,在柑橘类水果中含有大量的维生素C。但是,由于柑橘富含胡萝卜素,如果吃得过多(血症(俗称橘黄症),出现呕吐、食欲
23、不振、乏力等症状。所以不是所有人都可以吃柑橘和柠檬,有些人吃它们会过敏。维生素C还有一种基本来源一一土豆。虽然土豆的维生素含量要比橙子少,但是,我们常吃土豆,并且有各种吃法,这样也会弥补它数量上的不足。而且,多吃土豆,还利于减肥、对防中风和胃健脾都有很好的作用。误解三:维生素片剂含有的维生素和矿物质种类越多越好不要力求维生素片剂里含有元素周期表里所有的元素。例如:在矿物质中我们经常缺少钙、铁、镁和锌。而在非矿物质中我们容易缺少维生素C、维生素B族和维生素原A。维生素片剂里含有这些成分就足够了。因此,千万不可陷入误区,认为维生素服用越多越好。误解四:维生素可以储存如果没有维生素身体就无法进行正常
24、的生命活动。但维生素和身体的酶还不一样,前者我们的身体无法合成,只能靠从外部获得,而且消耗特别快。我们从食物中获得的维生素只能消耗1 0%至2 0%,并且在保存过程中会越来越少。如果1 0 0克新鲜土豆中含有2 0毫克维生素C,那么3至4个月后就只剩下8至1 0毫克了。误解五:如果在正常饮食外还额外的补充维生素可能会使维生素过剩存 在“过剩”问题的只有两种维生素:A和D。通常也只在你吃了很多I I鱼肝脏后继续服用维生素片剂才会发生。在其他情况下,“多余”的维生素都会随尿液排出体外。尿液是指示剂,当维生素过剩时,它的颜色会变得鲜艳。因此,对于维生素的摄取,我们应适量,切不可以为越多越好。第二节化
25、学元素与人体健康1、人体的组成元素在诸多的化学元素中,有许多与人类生命活动密切相关,也是必不可少的,水是生命的源泉,是人体内含量最丰富的物质,那么人体含量最多的元素当然就是有着 生命元素”之称的氧元素了,其次,碳、氢、氮等元素在人体内的含量也较高。其质量分数大约分别为0 6 5%、C 1 8%、H 1 0%、N 3%,它们主要以糖类、油脂、蛋白质和维生素的形式存在。其余的元素在人体内主要以无机盐的形式存在,其含量虽不超过人体质量的4%,但却有着重要的作用。下表是一些元素在人体内的含量。在人体内,含量超过0.0 1%的元素有1 1种,这种元素称为常量元素,它们约占人体总质量的9 9.9 5%。除
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