《化学与生活》《化学与技术》知识点整合

化学选修IB知识点整合 第一部分 化学与环境 一、空气 1、空气污染指数（API）：根据空气中二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、可吸入颗粒物等污染物的浓度计算出来的数值。 空气污染指数越小，空气质量越好。 空气质量报告中是选取污染指数最大的污染物为首要污染物，该污染指数即为该地区的空气污染指数。 2、温室气体：主要是CO2、还有CH4、水蒸气等。 3、酸雨：指pH＜5.6的酸性降水 （1）原因：硫酸型酸雨形成过程I：2SO2＋O2 2SO3 H2O＋SO3 ＝ H2SO4 硫酸型酸雨形成过程II：H2O＋SO2 H2SO3 2H2SO3＋O2 ＝ 2H2SO4 硝酸型酸雨形成过程：2NO＋O2＝2NO2 3NO2＋2H2O＝2HNO3＋NO↑ （2）化石燃料脱硫： ①采用“流化床”燃烧技术：CaCO3 高温 CaO＋CO2 CaO＋SO2＝CaSO3 2CaSO3＋O2＝2CaSO4 ②烟气净化技术：I：Ca(OH)2＋SO2＝CaSO3＋H2O 2CaSO3＋O2＝2CaSO4 或用氨水吸收II：2NH3＋SO2＋H2O＝(NH4)2SO3 2(NH4)2SO3＋O2＝2 (NH4)2SO4 ③微生物脱硫技术：2FeS2＋7O2＋2H2O 4H＋＋2Fe2＋＋4SO42－ 4Fe2＋＋O2＋4H＋ 4Fe3＋＋2H2O FeS2＋2Fe3＋ 3Fe2＋＋2S 2S＋3O2＋2H2O 4H＋＋2SO42－ 4、机动车尾气净化装置 2NO＋2CO 催化剂 N2＋2CO2 5、可吸入颗粒物：采用“静电出尘”进行处理。 6、居室空气中常见污染物主要有：一氧化碳、苯并芘、苯、甲醛、氡（放射性污染物） （欢迎交流，QQ：6988283 化学交流群：33314328） 二、水 1、天然水中的杂质通常分为三类：悬浮物质、胶体物质、溶解物质。 2、自来水生产一般：混凝 → 沉降过滤 → 活性碳吸附池除味 → 杀菌消毒 ①、混凝：明矾、化合物聚氯化铝[Al2(OH)nCl6－n]m（式中1＜n＜5，m＜10）等 Al3＋＋3H2OAl（OH）3（胶体）＋3H＋ ②、过滤：采用粗沙、细沙将沉淀及水中的残余的悬浮物分离出去。 ③、吸附：利用强吸附性的活性炭吸附某些溶解在水中的杂质并除去水中的异味。 ④、消毒：Cl2、漂白粉、臭氧等消毒、杀灭水中的细菌。Cl2＋H2OHCl＋HClO（强氧化性） 3、常见的水质检测项目：水温、PH、导电率、固体悬浮物、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、 生化需氧量（BOD）、一些有毒有害物质的浓度等。 DO——水中的溶解氧量（单位：mg/L） BOD——水中有机物经微生物分解所需的氧气量（单位：mg/L） 污水中有机物的含量越大，BOD越高，水的富营养化程度越高。 4、常见污水种类与处理方法：主要有物理方法、化学方法和生物方法，其中化学处理方法包括中和法、氧化还原法、沉淀法等。 污水种类 处理方法 酸性废水 碱性废水 用酸性物质中和。 油类、氰化物、硫化物 用空气、臭氧、氯气等作氧化剂将这些物质氧化而除去。 重金属离子 常通过调节废水的PH，将他们以氢氧化物的形式沉淀出来而除去。 5、硬水的软化方法及原理 含有较多的钙、镁离子的水叫硬水。若水的硬度是由碳酸氢钙Ca(HCO3)2和碳酸氢镁Mg(HCO3)2引起的，叫暂时硬度。若水的硬度是由钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，称为永久硬度。 一般把1L水里含有10 mg CaO（或相当于10 mg CaO的物质，如含有7.1 mg MgO）成为1度。 软化方法 适用 原理 煮沸法 暂时 硬度 Ca(HCO3)2 △ CaCO3 ↓＋CO2↑＋H2O Mg(HCO3)2 △ MgCO3 ↓＋CO2↑＋H2O MaCO3＋H2O △ Mg(OH)2＋CO2↑ 离子交换法 磺化 煤法 所有 硬水 用磺化煤中的Na＋ 交换硬水中的Ca2＋ 和Mg2＋ ，有关化学方程式如下： 2NaR ＋ Ca2＋ ＝CaR2 ＋ 2Na＋ 2NaR ＋ Mg2＋ ＝MgR2 ＋ 2Na＋ 离子交换树脂法 所有 硬水 先通过阳离子交换树脂：2RSO3H+ Ca2＋＝(RSO3)2Ca+2H＋ 再通过阴离子交换树脂：RN(CH3)3OH+Cl－＝RN(CH3)3Cl + OH－ 被交换出来的H＋和OH－结合生成水。 （欢迎交流，QQ：6988283 高中化学交流群：33314328） 三、生活废弃物 1、常见的生活垃圾分类方法： ①有机垃圾（在自然条件下易分解的垃圾）。如厨余垃圾，即剩菜、剩饭等； ②危险废物。如干电池等 ③可回收利用垃圾：如废纸、塑料、金属等 2、生活垃圾可无害化处理：焚烧法、卫生填埋法、废电池的特殊处理 3、生活垃圾也可使其资源化：垃圾产生沼气、废弃塑料回收、废玻璃的回收利用 （欢迎交流，QQ：6988283 高中化学交流群：33314328） 第二部分 化学与健康 一、食品和食品添加剂 1、补充必需元素的途径： ①、加碘盐与补碘：碘在碘盐中以KIO3存在；缺碘症状：引起地方甲状腺肿大 ②、铁强化酱油与补铁： ③、龋齿与含氟牙膏：缺氟：造成龋齿，引起老年性骨质疏松 机理：Ca5(PO4)3OH（s）5Ca2＋（aq）＋3PO43－（aq）＋OH－（aq） 糖在酶的作用下生成酸性物质，导致上述溶解平衡向Ca5(PO4)3OH溶解方向移动，F－能与Ca2＋ 、PO43－更稳定的Ca5(PO4)3F。 ④、富含锌的食物与补锌：缺锌导致生长发育不良，智力低下，食欲不振，免疫功能退化，抵抗力差。 2、提供能量与营养的食物 （1）糖类 （2）油脂 （3）蛋白质 （4）维生素（根据维生素的溶解性把它分为脂溶性和水溶性两大类。） 维生素A，又称视黄醇，属于脂溶性维生素，人体缺少维生素A，人易患夜盲症、干眼症等眼疾，胡萝卜等蔬菜和鱼肝油中富含维生素A。 维生素C，又称抗坏血酸，能防治坏血病，属于水溶性维生素，主要存在于新鲜水果及蔬菜中。 维生素C易溶于水、易被氧化、遇热易分解。它可将I2、Fe3＋还原，烹饪富含维生素C的食物时要注意防止其损失。 3、常见食品添加剂： 添加剂 实例 着色剂 发色剂 着色剂：包括天然色素（如叶绿素、β胡萝卜素、辣椒红等）或人工色素色素（如胭脂红、柠檬黄等） 发色剂：它与食品中的某些成分发生化学反应，使食品呈现良好的色泽。如亚硝酸盐。其发色原理是：亚硝酸根离子进入肉类，生成少量很不稳定的亚硝酸，亚硝酸分解生成的NO很快与肌红蛋白（Mb）反应生成亮红色的亚硝酸基肌红蛋白。反应如下：3HNO2＝HNO3＋2NO↑＋H2O Mb＋NO＝MbNO但需注意：亚硝酸盐具有强氧化性，进入人体后，会将血红蛋白中的Fe2＋氧化为Fe3＋形成高铁血红蛋白（MetHb），因而要严格控制用量。 调味剂 咸味剂（如食盐）、酸味剂（如食醋）、鲜味剂（如味精）、甜味剂（如蔗糖）、辣味剂（如辣椒粉）、食用香料（如香精）等。 炒菜时加点食醋有利于保护食物中的维生素C（因为维生素C在酸性条件下比较稳定），用醋烹调鱼虾，不仅能去除腥味，还能促进人体对钙、磷的吸收。 味精中含有L－谷氨酸钠 ，受热易分解，故加入味精后不宜长时间加热。 疏松剂 单一疏松剂：碳酸氢钠、碳酸氢铵 复合疏松剂：如发酵粉等 油条松脆可口的原因：加明矾和小苏打Al3＋＋3HCO3－ ＝ Al(OH)3＋3CO2↑ 防腐剂 苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸、山梨酸钾、丙酸钙等。 苯甲酸是一种弱酸，在水溶液中发生电离：C6H5COOHC6H5COO－＋H＋；苯甲酸的防腐作用主要依赖于溶液中末电离的分子，在PH为2.5~5的酸性环境下，它们能抑制微生物的生长。 二、药品 1、常见的抗酸药： 胃舒平：又名复方氢氧化铝，其原理是：Al(OH)3＋3HCl ＝ AlCl3＋3H2O由于氢氧化铝容易引起便秘，故常在其中加一些能引起轻泻的药物（如三硅酸镁），三硅酸镁也有抗酸作用：2MgO•3SiO2•nH2O＋4HCl＝2MgCl2＋3SiO2•nH2O＋2H2O 胃得乐（主要成份为碳酸镁）、碳酸氢钠片：其原理与胃舒平相似 雷尼替丁、奥美拉唑：抑制胃壁细胞分泌盐酸 2、解热镇痛药：水杨酸及其盐类均有较强的解热镇痛的抗炎、抗风湿效用。阿司品林是最古老、最著名的一种水杨酸类药物。合成过程如下： ＋H2O eq \o(\s\up8(催化剂),) ＋HCl ＋CO2 eq \o(———→,\s\up8(催化剂)) （水杨酸） ＋(CH3CO)2O eq \o(———→,\s\up8(硫酸)) ＋CH3COOH 醋酸酐 乙酰水杨酸 醋酸 3、合成抗菌药：磺胺类药。对氨基苯磺酸酰胺（简称磺胺SN）（ ）的衍生物。 即R不同构成各种不同的磺胺类药物。 4、抗生素：青霉素是最早发现的一种天然抗生素，由英国科学家弗莱明发现的。侧链上R不同就形成了不同的青霉素。其中应用最多的R为 三、日用品 1、常用的洗涤剂 肥皂的主要成分：C17H35COONa；洗衣粉中使用的表面活性剂一般是烷基苯磺酸钠： （R为含10～14个碳原子的烷基）。 其合成过程为： eq \o(,\s\up10(C12H26)) eq \o\ac(－HCl,\s\up18(＋Cl2),\s\up10(——→)) eq \o( ,\s\up10(C12H25Cl)) eq \o\ac(－HCl,\s\up18(＋C6H6),\s\up10(——→)) eq \o\ac(－H2O,\s\up18(＋浓硫酸),\s\up10(————→)) 十二烷 一氯十二烷 十二烷基苯 eq \o\ac(－H2O,\s\up18(＋NaOH),\s\up10(———→)) 十二烷基苯磺酸 十二烷基苯磺酸钠 干洗是使用适当的有机溶剂将衣物上的油污溶解除去的方法。目前使用最广泛的干洗剂有三种，其主要成分分别是四氯乙烯、石油醚和三氯乙烯。 2、生活中的消毒剂 生活中常用的消毒剂主要有酒精溶液、碘酒、双氧水、高锰酸钾溶液、氯系消毒剂、过氧乙酸。 过氧乙酸的分子式为C2O4O3，结构简式为 。在酸的催化作用下，乙酸可被过氧化氢氧化为过氧乙酸，反应的化学方程式为： ＋H2O2 EMBED ChemWindow.Document ＋H2O 3、常见的染发剂 常见的染发剂有植物染发剂、无机染发剂和合成染发剂等三大类。 植物染发剂是天然植物原料制成的染发剂。 无机染发剂通常含有重金属盐。 合成染发剂通常含有对苯二胺 或其衍生物。 （欢迎交流，QQ：6988283 高中化学交流群：33314328） 第三部分 化学与工业 一、氨的合成 1、原理：N2＋3H2 2NH3 △H＝－92.4 kJ·mol－1 2、工业条件的选择： 合成氨反应 N2＋3H2 2NH3 △H＝－92.4 kJ·mol－1 使氨生成得快 （从反应速率） 使氨生成得多 （从化学平衡分析） 压强 高压 高压 温度 高温 低温 是否使用催化剂 使用 不影响 压强：一般采用的压强是20～50 MPa 温度：一般采用的温度是500℃左右 催化剂：以铁为主体的多成分催化剂——铁触媒 3、生产过程： C＋H2O(g) CO＋H2 二、氯碱工业 1、2NaCl＋2H2O 通电 2NaOH＋Cl2↑＋H2↑ 阳极反应：2Cl——2e— ＝ Cl2↑ 阴极反应：2H＋＋2e— ＝H2↑ 2、电解工艺： 通过隔膜将电解槽分割成阳极室和阴极室，防止生成H2和Cl2相混合而引起爆炸。 Cl2+2OH－＝Cl－+ClO－+ H2O 3ClO－＝ClO3－+2Cl－ 3、除杂： 杂质：泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、硫酸根离子。 先加BaCl2：Ba2＋＋SO42－＝BaSO4↓ 再加Na2CO3：Ba2＋＋CO32－＝BaCO3↓ Ca2＋＋CO32－＝CaCO3↓ 再加NaOH：Mg2＋＋2OH－＝Mg(OH)2↓ Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓ 最后加HCl调节 4、法拉第电解定律：在电解时，电极上每通过96500C（即1法拉第）的电量就会有1mol电子发生转移并产生1/Z mol（Z是电极上放电离子得失的电子数）电解产物。 三、硫酸工业（分三个阶段） 1、硫磺或硫铁矿的燃烧氧化 4FeS2＋11O2 高温 2Fe2O3＋8SO2 或者S＋O2 点燃 SO2 设备：沸腾炉 2、二氧化硫的催化氧化 2SO2＋O2 2SO3 △H＝－196 kJ·mol－1 设备：接触室 条件选择：理论需要：低温高压、催化剂 实际应用：400℃～500℃、常压催化剂 3、三氧化硫的吸收 SO3＋H2O ＝ H2SO4 设备：吸收塔 条件选择：用98.3％的浓硫酸吸收，避免产生酸雾降低吸收效率。 四、镁和铝的冶炼 1、镁的提取： MgCl2＋Ca(OH)2＝Mg(OH)2↓＋CaCl2 Mg(OH)2 ＋ 2HCl＝MgCl2＋2H2O MgCl2·6H2O △ MgCl2＋6H2O MgCl2(熔融) 通电 Mg＋Cl2↑ 2、铝的冶炼： Al2O3＋2NaOH＝2NaAlO2＋H2O CO2＋3H2O＋2NaAlO2＝2Al(OH)3↓＋Na2CO3 2Al(OH)3 △ Al2O3 ＋3H2O 2Al2O3 通电 4Al ＋ 3O2↑ （欢迎交流，QQ：6988283 高中化学交流群：33314328） 第四部分 化学与农业 一、农药 敌敌畏： 甲胺磷： DDT： 六六六： 二、化肥 类型 主要物质及化学式 氮肥 NH4HCO3、NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3、尿素CO(NH2)2 磷肥 过磷酸钙 Ca(H2PO4) 2和CaSO4、重过磷酸钙Ca(H2PO4) 2 钾肥 草木灰K2CO3、KCl 1、氮肥： 维勒首次用无机物合成了有机物：AgOCN＋NH4Cl＝AgCl↓＋NH4OCN ↓ CO(NH2)2 工业生产尿素过程： 2NH3＋CO2 → NH2COONH4氨基甲酸铵 NH2COONH4 → CO(NH2)2＋H2O 尿素在土壤中水解：CO(NH2)2＋H2O → 2NH3＋CO2 2、磷肥： 将氟磷矿石用硫酸处理得到过磷酸钙（又名普钙）： 2Ca5(PO4)3F＋7H2SO4＋3H2O＝3Ca(H2PO4)2·H2O＋7CaSO4＋2HF↑ 将氟磷矿石用磷酸处理得到重过磷酸钙（又名重钙）： Ca5(PO4)3F＋7H3PO4＋5H2O＝5Ca(H2PO4)2·H2O＋HF↑ （欢迎交流，QQ：6988283 高中化学交流群：33314328） 第五部分 化学与 一、金属材料 1、金属的性质：金属是电和热的良导体，还具有很好的延展性，所有有广泛的用途。 2、合金 合金是指由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。 合金的熔点比原金属的熔点低，硬度比原金属的硬度大。 储氢合金：镧－镍合金（LaNi5） LaNi5＋3H2 ＋LaNi5H6 3、金属腐蚀的类型有：化学腐蚀和电化学腐蚀，而电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 4、金属的表面处理 ①、铝的阳极氧化：把铝片接到电源的正极，在稀硫酸中用直流电源电解，铝片表面生成较厚的氧化铝绝缘膜，这种处理叫做阳极氧化。这样可增强抗腐蚀和抗机械划伤能力。 ②、电镀： 5、钢铁防腐措施：镀上保护金属（如镀铜、镀锌）、涂上防护层（如涂油漆）、改变金属结构（如制成不锈钢）、烤蓝（使铁表面氧化成致密的Fe3O4保护膜）、电化学防护（如牺牲阳极的阴极保护、外加电源保护法）。 二、非金属材料 1、传统硅酸盐产品： 水泥 玻璃 陶瓷 主要设备 水泥回转窑 玻璃熔炉 － 原料 石灰石和黏土 纯碱、石灰石、石英 黏土 反应原理 复杂的物理、化学反应 CaCO3＋SiO2 高温 CaSiO3＋CO2↑ Na2CO3＋SiO2 高温 Na2SiO3＋CO2↑ 复杂的物理、化学反应 主要成分 3CaO·SiO2、2CaO·SiO2、 3CaO·Al2O3 CaSiO3、Na2SiO3、SiO2 － 2、精细陶瓷（氮化硅有三种制备方法） 3Si＋2N2＝Si3N4 3SiO2＋6C＋2N2＝Si3N4＋6CO 3SiCl4＋4NH3＝Si3N4＋12HCl 3、超纯硅的制备： 制粗硅：SiO2＋2C 高温 Si＋2CO 粗硅转化为SiCl4或SiHCl3：Si＋2Cl2＝SiCl4 用精馏方法将SiCl4或SiHCl3提纯后用H2还原：SiCl4＋2H2 723～773℃ Si＋4HCl SiHCl3＋H2 1373℃ Si＋3HCl 或者把氧气和四氯化硅蒸气在高温炉中旋转和移动的石英管就能得到高纯二氧化硅： SiCl4＋O2 1573℃ SiO2＋2Cl2 三、高分子材料 1、常见的聚合反应： n CH2＝CH2 [ CH2—CH2 ]n n CH2＝CH2 + 2、有机高分子材料按性能和用途一般分为：塑料、纤维、橡胶及功能高分子材料。 3、线型高分子一般具有热塑性。体型高分子一般具有热固性。 4、常见的功能高分子材料有：高吸水性材料、生物活性材料、导电性材料、光敏性材料、催化性材料等。 四、复合材料（略） � EMBED ChemWindow.Document ��� 在微生物作用 在微生物作用 在微生物作用 在微生物作用 催化剂 � EMBED ChemWindow.Document ��� � EMBED ChemWindow.Document ��� 硫酸 500℃ 催化剂、高压 分 析 角 度 反 应 要 求 条 件 选 择 合成氨气塔 冷却塔 分离器 N2、H2 原料气制取 净化 压缩 合成 分离 液氨 对应设备 Cl2 H2 NaOH 和 NaCl 溶液 V2O5 450℃ Mg(OH)2 熔融 MgCl2 Cl2 Mg 电解 HCl 蒸发 MgCl2·6H2O 盐酸 浓缩 贝壳 CaCO3 CaO 煅烧 海水 过滤 铝土矿 滤液 溶解 H2O 二氧化碳 酸化 灼烧 过滤 过滤 电解 铝 NaOH溶液 残渣 200～300kPa 催化剂 催化剂 CH3 n CH2＝C－CH＝CH2 n CH2－C＝CH－CH2 CH3 � EMBED ChemWindow.Document ��� 催化剂 △ � EMBED ChemWindow.Document ��� � EMBED ChemWindow.Document ��� PAGE 9 _1298292692.bin _1298293967.bin _1298394251.bin _1365421723.bin _1365421771.bin _1365421923.bin _1365421100.bin _1298394037.bin _1298394243.bin _1298394029.bin _1298293397.bin _1298293447.bin _1298293211.bin _1298291858.bin _1298291964.bin _1298292550.bin _1298216832.bin _1298218964.bin _1298216987.bin _1241939929.bin