生活中的化学应用

化学与生活普通高中课程标准化学（选修一）引言人类的生活精神生活物质生活离不开物质音乐器材、演播器材、电视、电影……衣服、食物、冶炼钢铁、生活用品……光学纤维胃镜用光导纤维做手术，不用开刀现代通信用光缆化学：是主要研究物质的组成、结构、性质和应用的自然科学；改造原有物质和制造新物质也是化学主要研究内容。例如：矿石各种金属火车飞机轮船制造冶炼煤、石油各种燃料用油各种塑料、纤维、橡胶由于地球上的物质资源分布不均衡和过度开发，还有新物质种类及数量的剧增。当这些超过了自然界的自我调节能力时，便出现众多的环境问题和生活问题。结论：化学是一把双刃剑戴立信院士等人在《化学学报》新千年特稿“创造更美好的生活和更清洁的环境——化学的回顾与展望”一文中，也有类似的说法：“化学和所有其他科学一样是一把双刃剑”。化学本身无对错，功过全在人，于人类有利还是有害全在人类自己。化学不可怕，观念最可怕。化学家认为：物质固有的性质是由它的组成、结构和所处的状态决定的。物质的变化是组成原有物质的各种原子重新组合的过程。但是它们的组合方式和过程不能随心所欲的，通常要受到体系的能量、分子的化学结构和反应条件的严格控制。因此，只有化学才能够担负起既要满足人类物质生活不断提高的需要，又要防止环境问题的产生和恶化的要求，从而导致了绿色化学的提出和其内涵的持续扩展。我们不能责备那些无生命、无意志的化学物质，也不要抱怨那些发明和制造这些物质的化学家和生产者。我们应当清楚，环境问题的出现和恶化是人类忽视了应当与环境保持和谐关系的结果。而解决这些问题又不能不依靠化学。然而无论在国外还是在在中国，却有一种世俗的看法使很多人恨化学、怕化学，认为化学是破坏人类环境和安全的头号杀手，认为化学一无是处，事实真是这样的吗？请阅读来自美国的以下一段材料：`伊格洛克中学的一名学生于4月26日赢得大爱达荷瀑布市科学大会的一等奖。他试图向人们说明，我们已经被搞假科学的奇谈怪论者所吓倒，他们在社区到处散布恐慌。他在论文中呼吁人们签署一项请愿书，要求对一种名为“一氧化二氢”的化学物质进行严格控制，或者完全予以废除。理由还非常充足，因为：1、它有可能引发过多出汗和呕吐；2、它是酸雨的主要成分；3、处在气体状态时，它能引起严重的灼伤；4、发生事故时，吸入也有可能致命；5、它是腐蚀的成因；6、它会使汽车制动装置效率减低；7、在不可救治的癌症病人肿瘤中已经发现该物质。他赢得大奖的论文题目是：《我们到底有多蠢？》他问过50个人，想了解他们是否支持禁止使用这种化学物质。43人说支持；6人说尚不能确定；只有1人准确回答出这种化学物质是什么。商家愚弄大众——“化学盲”的悲哀！其实不仅在国内，在过去一段较长的时间以来，国外的人们也对化学存在着很深的误解，认为化学就是带来环境污染的祸首，甚至歧视化学、厌恶化学，似乎有化学就不会有“绿色”，“化学”已经被许多人所误解为“污染”同义词——在日常生活中，某些所谓“绿色食品”的广告经常声称“本产品绝不含有任何化学元素”。“化学盲”众口铄金对人们造成误导，如今赫赫有名的杜邦公司也不得不让步地从宣传口号“BetterLifethroughChemistry”中把“Chemistry”去掉!第一章关注营养平衡糖类人体所需的六大基本营养物质油脂蛋白质维生素无机盐水第一节生命的基础能源——糖类糖类葡萄糖（单糖）淀粉（多糖）：纤维素（多糖）：结构简式还原性（含醛基）重要供能物质水解生理功能学与问：如果有人问：“今天你吃糖了吗？”你将怎么回答？糖类是绿色植物光合作用的产物，对于人类和大多数动物来说，是最基本、最廉价的能量来源。我国居民的食物构成中，每天摄取的热能中来自糖类的约占75％。食物蔗糖粉丝等米、面粉、玉米等桃、苹果、葡萄等含糖量100％75％70％～80％9％～12％糖类大多符合通式：Cn(H2O)m糖类又称碳水化合物。请写出下列糖类物质的分子式：葡萄糖：淀粉：蔗糖：纤维素：C6H12O6(C6H10O5)nC12H22O11(C6H10O5)n一.葡萄糖1、物理性质：2.葡萄糖的还原性葡萄糖是一种多羟基醛，分子中含有醛基：H－C＝OHHHHHHH－C－C－C－C－C－C＝OOHOHOHOHOH都能发生银镜反应，也能与新制氢氧化铜反应生成砖红色沉淀。醛基的结构简式：－CHO白色晶体，有甜味，能溶于水分子中含有醛基的物质都有还原性，3.葡萄糖是人体内最重要的供能物质糖类葡萄糖脂肪肝糖元CO2+H2O+能量(15.6kJ/g)水解氧化分解合成转化合成肌糖元C6H12O6(s)+6O2(g)6CO2(g)+6H2O(l)储存能量肝糖元：当血糖﹤0.1％（正常值），肝糖元就会分解为葡萄糖；肌糖元：运动时需供能，肌糖元就会转化为葡萄糖供肌肉运动用；脂肪：也是能量储备的方式，过多食用糖类物质易使人发胖。二.淀粉是如何消化的1、淀粉的存在：植物的种子和块茎中。谷类含淀粉较多。2、淀粉分子式是：(C6H10O5)n，是一种重要的多糖。天然高分子化合物3、淀粉物理性质：没有甜味的白色粉末，不溶于冷水。4、淀粉在人体内的水解过程（消化过程）：(C6H10O5)n淀粉(C6H10O5)m糊精C12H22O11麦芽糖C6H12O6葡萄糖淀粉的“糊化”：淀粉在热水中会膨胀，有一部分淀粉溶解在水里，另一部分悬浮在水里，形成胶状粉糊。这种现象叫“糊化”，是淀粉食物加热烹制过程的基本变化，也就是食物由生变熟的过程。淀粉也可以在酸的催化作用下逐步水解，最终转化为葡萄糖。（C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6催化剂淀粉葡萄糖变蓝淀粉在没有酸时不发生水解试管1试管2试管3实验现象结论不变蓝变蓝出现银镜淀粉在酸的催化下发生水解淀粉在没有酸时不发生水解淀粉水解最终产物是葡萄糖[科学探究]思考与交流：绿色植物利用太阳能，通过光合作用把二氧化碳和水转化为储存能量的糖类，同时释放出氧气。nCO2+mH2OCn(H2O)m+nO2↑在人体和动物体内各种糖类水解为葡萄糖后，葡萄糖氧化又会生成二氧化碳和水。C6H12O6+6O26CO2+6H2O通过上述两个化学反应，你能从能量变化和物质循环的角度，体会绿色植物积蓄、储存能量和动物体内糖的氧化分解、释放能量，支持生命活动的整个过程吗？你能体会自然界中简单物质变成复杂物质，再变为简单物质，同时伴随能量的转移，从而使人和动物获得了生命不可缺少的能量的神奇过程吗？光合作用三.纤维素有什么生理功能1、纤维素的存在：绿色植物通过光合作用生成的物质，是构成植物细胞的基础物质。一切植物都含有纤维素，棉花含纤维素高达90％以上，木材中含纤维素为50％左右。2、纤维素的分子式：（C6H10O5）n+nH2OnC6H12O6催化剂纤维素葡萄糖4、纤维素的水解：在浓硫酸的催化作用下发生，最终产物也是葡萄糖.（C6H10O5）n3、物理性质：白色、没有气味和味道的纤维状结构的物质。天然高分子化合物，是一种多糖。纤维素纺织业、制造人造纤维造纸生理功能工业用途牛、羊、马的饲料刺激肠道蠕动和分泌消化液棉、麻木材、稻草、麦秆鲜草、干草、秸秆在人体的功能纤维素的用途纤维素虽然不能作为人类的营养食物，但其在人体的消化过程中起重要作用。主要是能刺激肠道蠕动和分泌消化液，促进食物的消化和废物的排泄，减少有害物质于肠黏膜的接触时间，有预防便秘、痔疮和直肠癌的作用，还能降低胆固醇，预防和治疗糖尿病等。所以人要注意摄入足够的纤维素来保证身体健康。为什么人不能消化纤维素？食草动物（如牛、羊、马等）主要以纤维素为食物，也能吃淀粉类食物。草和谷物在它们身体里都能水解生成葡萄糖。这是因为他们的消化器官里既有-葡萄糖酶，又有ß-葡萄糖酶。淀粉是由-葡萄糖组成，只有-葡萄糖酶才能使它水解。纤维素是由ß-葡萄糖组成的，只有ß-葡萄糖酶才能使它水解。而人类的消化器官里只有-葡萄糖酶，因此只能消化淀粉不能消化纤维素。[实践活动]找一找我们每天吃的事物中，那些是含有淀粉的食物？用土豆自制一些淀粉。第二节重要的体内能源——油脂油脂成分高级脂肪酸甘油脂油脂在体内的变化和功能油脂（食用油脂）在现代烹饪中的作用一、增色护色作用二、增香作用三、乳化和起酥作用四、成形作用五、传热介质的作用六、增加菜点营养的作用一.油脂的成分油脂是高级脂肪酸与甘油所生成的酯，又叫甘油三酯。其结构表示如：OR1—C—O—CH2OR2—C—O—CHOR3—C—O—CH2＝＝＝——R1—COO—CH2R2—COO—CHR3—COO—CH2——在油脂中R1、R2、R3可以是饱和烃基,也可以是不饱和烃基。天然油脂大多为混甘油酯。当R1＝R2＝R3时（即烃基相同）称为单甘油酯当R1≠R2≠R3时（即烃基不相同）称为混甘油酯油脂中高级脂肪酸的饱和程度对油脂的熔点有重要的影响。当R-是饱和烃基（如硬脂酸、软酯酸）时甘油酯的熔点较高，室温下呈固态(一般是动物油)。当R-是不饱和烃基（如油酸）时甘油酯的熔点较低，室温下呈液态(一般是植物油)。二.油脂在体内发生了什么变化高级脂肪酸甘油酯水解酶二氧化碳水热量＋＋高级脂肪酸甘油＋氧化脂肪酸在人体内的功能主要有：1.供给人体热量；2.“储存”能量；3.作为合成人体所需的物质，如磷脂、固醇等的原料；4.必需脂肪酸在人体内有多种生理功能，如促进发育、维持健康和参与胆固醇的代谢等。资料卡片：人体内的脂肪摄入人体的脂肪一小部分以卵磷脂、脑磷脂、糖脂等形式分布于各组织，特别是脑、神经、心、肝、肾等的细胞中，起独特的生理作用。例如，糖脂能形成生物膜，磷脂在体内有利于吸收脂溶性维生素（如维生素A、E）。大部分则成为脂肪组织存在于皮下、腹部、臀部。脂肪不导热，有利于保持体温；有弹性，能起软垫作用，对人体有重要的保护功能；从皮脂腺孔分泌皮脂可防止皮肤皴裂等。资料卡片哪种脂肪的营养价值高在各种所以油脂中，饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸的含量是不同的。有些脂肪酸是人体必需的，称为必需脂肪酸，它们是亚油酸、亚麻酸和花生四烯酸。其中亚油酸最重要，有了它，人体就能合成另外两种有机酸。缺乏亚油酸，会使人体发育不良，皮肤和肾受损伤。亚油酸在医疗上可用于治疗血脂过高和动物硬化。亚油酸以甘油酯的形式存在于动植物脂肪中。在植物油中，亚油酸的含量比较高，如花生油中约含26％，豆油中约含57.5％；动物油中亚油酸的含量较少，如牛油中约含1.8％。亚油酸的学名是顺，顺－9，12，十八碳二烯酸，结构式是：CH3(CH2)7CH2(CH2)4COOHC=CC=CHHHH脂肪中必需脂肪酸的含量越高，其营养价值越高。一般来说，植物油和海洋鱼类脂肪在必需脂肪酸的含量较高。资料卡片：油脂的变质－－酸败动植物油脂中，都含有油酸。由于油酸中含有双键，在空气中放置时间久了，由于氧化而产生过氧化物和醛类等，使油脂变质，带有一种难闻的“哈喇”味，这种油脂就不能食用了。油炸食品在空气中也容易被氧化，因此在包装在常加入一小包抗氧化剂。[实践活动]1、调查家庭厨房和学校食堂的油脂使用情况，注意油脂的种类、原料、加工方法和价格等。2、调查油脂产品，注意调查消耗情况、营养成分指标、保质期、添加剂等。3、结合生物知识，查找油光油脂生化指标和作用的资料，了解油脂对人体健康的重要性。4、对油脂中抗氧化剂的成分和作用原理进行调查。5、自选题目进行调查。第三节生命的基础——蛋白质蛋白质蛋白质的组成和结构氨基酸多肽蛋白质的性质盐析变性颜色反应人体必需的氨基酸一、蛋白质的组成和结构：1、蛋白质的存在和重要性：肌肉、血清、血红蛋白、毛发、指甲、角、蹄、蚕丝、蛋白激素、酶等都是由不同的蛋白质组成的。蛋白质是生命的基础，没有蛋白质就没有生命。一切重要的生命现象和生理机能都与蛋白质有关。P14蛋白质的主要功能和作用2、蛋白质的组成蛋白质所含的元素有C、H、O、N及其少量的S，有的还含微量的P、Fe、Zn、Mo等元素。蛋白质是天然有机高分子化合物3.氨基酸蛋白质各种氨基酸酶或酸、碱水解几种氨基酸：甘氨酸：丙氨酸：谷氨酸：CH2—COOHNH2CH3—CH—COOHNH2HOOC—(CH2)2—CH—COOHNH2HR—