化学与社会发展课件

第八章 化学与社会发展,化 学 教 学论 Chemistry Pedagogy,知识改变命运 化学改变生活,1.化学与能源,1.1常用能源煤、石油、天然气 六盘水被誉为“江南煤都”，拥有六枝、水城、盘江三大矿业集团。 1.2实用新能源 太阳能电池利用晶体硅和晶体硅为材料制成的电池。前景广阔。太阳能热水器已广泛应用于家庭。 氢氧燃料电池主要用于航天领域“神舟”系列飞船。 钮扣电池（银锌电池）：用于电子手表、计算器。 锂离子电池主要用于手机 锂碘电池主要用于心脏起搏器。 1958年，第一个心脏起搏器在瑞典植入成功，寿命达10年。 1.3未来能源水中取“火” 随着科学技术的发展，可用光化学法、生物方法、太阳能直接将海水变成H2。汽车、轮船、飞机等各种动力设备用H2作燃料，是一种最洁净的能源。 2H2O = 2H2+O2 2H2+ O2 = 2H2O,2.化学与文学,2.1成语中的化学 （1）信口雌黄：“雌黄”是天然的硫化（As2S3），俗名鸡冠石，橙黄色，可作黄色颜料用。古代写字多用黄纸，写错了就用雌黄抹后再写。由此沿用的成语“信口雌黄”意即不顾事实，随口乱说。 （2）味同嚼蜡：蜡是一种分子量大的烃，白色无味的固体。当人们对某事或某人的讲话感到索然无味时，就会说“味同嚼蜡”。,（3）刀耕火耨： 古人在播种前放火烧去野草，用余灰肥田。燃烧后的草木灰含钾5-12%、钙5-25%、磷0.5-3.5%，它是一种高效肥料，还可降低土壤酸性，是人类最早使用的化学肥料。 宋许观东斋记事刀耕火种记载了这种耕作技术：“每欲布种时，则先代其林木纵火焚之，俟其成灰，即布种于其间，如是所收必倍，盖史书所言刀耕火种也。”现在，无机化工已经能够生产出各种各样的化学肥料，刀耕火耨的耕作方式已经基本消失了。 语源：旧唐书严震传：“梁、汉之间，刀耕火耨，民耒耜为食。” 现意：指原始的农业耕作技术。也作“刀耕火种”。,（4）火树银花 火树就是指焰火，俗称烟花。隋炀帝有诗：“灯树千光照，花焰七枝开。”即指烟花，可见，在我国隋代就有烟花。古人在发明火药的基础上，制造出了烟花，它是由上下两部分组成，下部装有类似火药的发射药剂，上部装填燃烧剂、助燃剂、发光剂及发色剂，发色剂内含各种金属元素的无机化合物，它们在燃烧时显示各种各样的颜色，化学上称之为焰色反应。例如，锶盐、锂盐发出红光，钠盐发黄光，钡盐显绿光，镁、锌等金属粉末发出耀眼闪光等等，各种金属盐及金属粉末混合在一起，施放时就显示出万紫千红的色彩，千姿百态，清脆悦耳，以助节日气氛或日常娱乐。 宋代诗人赵孟频有诗一首生动描述了“火树银花”的景象： 人间巧艺夺天工，炼药燃灯清昼同。 柳絮飞残铺地白，桃花落尽满阶红。 纷纷灿烂如星陨，赫赫喧虺似火攻。 后夜再翻花上锦，不愁零落向东风。 语源：唐苏味道正月十五夜：“火树银花合，星桥铁锁开。” 现意：形容节日（特指元宵节）夜晚，烟火绚丽、灯火通明的繁华景象。,（5）炉火纯青： 人们很早就知道从燃烧火焰的颜色变化来观察温度的变化，炉火温度在500以下呈暗黑色，升700时，火焰变为紫红色，也就是俗称的“炉火通红”，再上升到800-900后，火焰由红变黄，1200时，火焰发亮，逐渐变白，继续升到接近3000后，呈白热化，相当于灯泡钨丝发亮的温度，如果超过3000，火焰由白转蓝，这就是“炉火纯青”了，是燃烧温度的最高阶段。,（6）石破天惊： 只有火药爆炸才能产生“石破天惊”的效果。火药是我国古代四大发明之一，火药的基本成份为硝石（硝酸钾）、硫磺及木炭，三者按一定的比例混合加热后，发生激烈的化学反应，产生大量的光和热。 （7）水火不容： 燃烧是一种氧化反应，由燃烧引起的火灾，一般情况下，用水扑救可以取得较好效果，因为水是不会燃烧的液体，可以隔断空气，吸收热量，降低温度，这就是“水火不容”的道理。 （8）抱薪求火(火上浇油、杯水车薪、釜底抽薪) 这些讲的都是可燃物与燃烧现象的关系：抱着柴火去救火，肯定适得其反；往火上浇油，只能使火烧得更旺；用一杯水去灭一车柴产生的火焰，是多么微不足道啊；移走柴火，还是釜底抽薪解决问题嘛！,(9)争风吃醋： 醋是610%的乙酸水溶液，故乙酸又称醋酸，醋是烹饪的常用调味品，能丰富食物的色、香、味，而且能刺激胃酸分泌，帮助消化，醒胃防病。因此，“争风”固然不好，但适量“吃醋”对身体有益。 语源：明冯梦龙醒世恒言：”那时我争风吃醋便迟了。” 现意：因嫉妒而明争暗斗，多指男女关系。 (10)甘之如饴： 饴就是麦芽糖，是一种使用较早的糖类化合物，它可通过风干的麦芽或谷物发酵酿造得到。人体维持生命活动的主要能源来源于糖类化合物氧化产生的热能，糖也是日常生活中不可缺少的调味品，因其独特的甜味，“甘之如饴”就不奇怪了。 语源：诗经大雅绵：”其所生菜，虽有性苦者，甘如饴也。” 原意：像糖一样甜。 现意：比喻心甘情愿去做某种事情。,(11)水乳交融： 牛奶中的蛋白质、脂肪并不溶于水，但通过乳酪素为乳化剂可分散在水中形成乳液。洗洁精、洗发精去污的原理与此相似：让不溶于水的油脂乳化分散到水中水乳交融而除去。 (12)涂脂抹粉： 实践证明，适当使用脂粉能使人的皮肤光滑、洁白、富有美感。涂脂抹粉所用的胭脂，古时是用红蓝花或苏木，加入牛髓、猪胰素等压制成分块，这就是我国最早的日用化工产品。今天使用各种各样的化妆用品，也仍由颜料、粘合料、香精、色素等构成。,(13)饮鸩止渴： “鸩(zhn)”是指放了砒霜的毒酒，砒霜就是三氧化二砷，是一种剧毒品。砒霜虽毒，但少量服用，可以医治关节炎、梅毒、牙疼等病症，可真是以毒攻毒，另外，砒霜在古代还是一种有效的农药，可以灭绝鼠害，砒霜还可防蛀、防腐。近年来，科学家还发现砒霜对某些癌症有疗效。 (14)如胶似漆： 三千多年前，人们就用动物皮、角、骨来熬制骨胶、牛皮胶等，用来粘合各种物件，这是最早的化学粘合剂。相传举世闻名的万里长城也是用石灰、糯米糊等混合调配的粘合剂把无数的石块粘接起来而建成的(这种无机有机混合胶，强度高、防腐、经久不坏)。生漆是我国的特产，是由天然漆树分泌出来的粘性液体，是最早的化学涂料。如胶粘，似漆连，关系自然很亲密。,2.2诗词中的化学,明代民族英雄于谦作咏石灰一首： 千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。 粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间。 这首诗不但是于谦忠烈清白一生的真实写照，还精辟阐述了生石灰的生产过程。CaCO3 =CaO+CO2 CaOH2O = Ca（OH）2 Ca（OH）2 CO2 = CaCO3H2O,2、3 化学与谜语,1、学而时习之。 2、丰衣足食 。 3、完壁归赵。 4、引火烧身。5、火上加油。6、手工作坊。 7、乔太守乱点鸳鸯谱。 8、药方照旧。9、怒发冲冠。 10、六十秒。11、原形毕露。 12、空谷回音。 13、考卷。 14、腾飞吧，中国。 15、轻而易举算方程（谐音格）。16、杞人忧天（谐音格）。 17、三天。 18、吹胡子瞪眼。19、串.20、盼儿归。21、十月怀胎一朝分娩,以下谜语各打一化学物质 22、 似雪没有雪花，叫冰没有冰渣， 无冰可以制冷，细菌休想安家。 23、 生来刚直不曲，不怕碰破头皮， 为了光明温暖，宁愿牺牲自己。 24、 来自海洋地下，炼得洁白无暇， 长期为人服务，调味离不开它。 25、 大哥平易近人，表面明朗似镜； 二哥喜欢高温，常在空间飞腾； 三弟生在冬天，性情比较生硬； 虽然性格不同，但是属一家人。 （一物三态） 26、 千锤万凿出深山， 烈火焚烧只等闲， 粉身碎骨浑不怕， 留得清白在人间。 27、 一个软来一个硬， 两个结成一家人， 不怕酸来不怕碱， 烈火烧来只等闲。 28、 双手抓不起，一刀劈不开 煮饭和洗衣，都要请它来,谜底： 1、常温。 2、饱和。 3、还原。 4、自燃。 5、助燃。 6、无机。 7、复分解。 8、还原剂。 9、气态。 10、分解。 11、现象。 12、反应。 13、试纸。 14、升华。 15、溶解。 16、过滤。 17、结晶。 18、气态。 19、中和反应。20、等离子。21、离子。22、干冰。 23、火柴。 24、食盐。25、水，汽，冰。 26、石灰。 27、石棉。 28、水。,3.化学与军事,3.1武器的灵魂火药 军事上用的黑火药成分：KNO375，S10，C15。黑火药极易剧烈燃烧，反应式为： 2KNO3S3C = K2SN23CO2 燃烧时放出大量热，使生成的气体体积瞬间膨胀2000倍。如果反应是在很小的密闭容器中进行。就会导致大爆炸。 烈性炸药三硝基甲苯（TNT），硝酸铵,3.化学与军事,3.2烟幕弹迷人的“云海” 当装有白磷的烟雾弹引爆后，白磷会迅速在空气中燃烧： 4P5O2 = 2P2O5 与空气中水分反应又生成： P2O5H2O = 2HPO3 P2O5H2O = 2H3PO4 这些酸液微滴与一部分未反应的白色小颗 粒 P2O5悬浮在空中，便构成“云海”。 3.3燃烧弹 铝热剂燃烧弹：2AlFe2O3 = 2Fe+Al2O3+Q 凝固汽车弹：,3.化学与军事,3.4照明弹： 照明弹通常装有Mg、Al、NaNO3、Ba(NO3)2等；照明弹爆炸后，镁在空气中迅速燃烧，产生高温，并放出耀眼白光： 2Mg+O2 = 2MgO 4Al+3O2 = 2Al2O3 2NaNO3 = 2NaNO2+O2 Ba(NO3)2 = Ba(NO2)2+O2 产生氧气，加速镁、铝的燃烧反应。 3.5催泪弹装有易挥发的液溴。溴具有奇臭的气味，毒性很大，溴蒸汽能剧烈刺激人的敏感部位眼、鼻和气官的粘膜，催人泪下，使人浑身难受。 3.6密写墨水： 密写墨水的原理是利用了化学显色反应。 在解放战争期间，上海的地下党组织曾用普通的淘米水（米泔水）来写密信。米泔水含有淀粉，淀粉遇到碘酒后，白色的密写信纸上会显出清晰的蓝色字迹。 FeCl3+3KSCN = Fe(SCN)3(血红色)+3KCl,4.化学与材料,材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础。没有半导体材料，就不可能有目前的计算机技术；没有耐高温、高强度的特殊结构材料，就不可能有今天的航天技术；没有光导纤维，不可能有现代的光通讯；没有有机高分子材料，人类的生活就不可能象今天这样丰富多彩。材料的演变经历了以下几个时代：,4.1石器时代,在几百万年以前，人类过着极其简单的原始生活。野果、野兽是当时的主要食物。天然的石、竹、木、骨等材料，都是当时的狩猎工具。而石是其中的主要工具。 天然的石或对石头经过简单处理（碎石或打磨）而得到的石器，是人类最早开发和使用的材料。,4.2陶器、瓷器时代,4.2.1陶器。公元前6000年，人类发明了火，掌握了钻木取火的技术，也学会了烧制陶器。烧制陶器的原料是粘土，其成分主要是二氧化硅，还有氧化镁、三氧化二铝和碳酸钙。在900时，发生反应生成碳酸钙和硅酸铝。融合在一起，形成坚硬的陶。药罐、兵马俑都是陶器。 4.2.2瓷器：家里用的餐具、茶具、花瓶等很多都是瓷器，江西景德镇的瓷器最有名气。,4.3青铜器时代,青铜器是人类社会最早出现的金属材料。是人们利用烧制陶瓷的技术来烧炼矿石，冶炼出铜及其合金青铜。青铜和锡的合金。铜和锡的比值不同，则青铜的性质不同，用途也不同。 我国古代的镜子，就是用青铜制作的。故有“以铜为鉴（镜子），可以正衣冠”的说法。 有名的青铜器有：1993年河南南阳出土的司母戊大鼎 （含Cu84.77、Sn11.64、Pb2.79），重875Kg。 1980年，西安秦始皇陵出土的大型彩绘铜马车。西汉淮南万毕术里有“曾青得铁化为铜”的记载，这说明我国很早就掌握了“湿法冶炼”的技术。,4.4铁器时代,4.4.1人类最早使用的铁。源于天外来客陨石(吉林省吉林市陨石博物馆)。 铁陨石含铁可达90。最早的铁器是用陨铁打造的-陨铁宝剑。 4.4.2生铁的炼制：Fe2O3+3CO = 2Fe+3CO2 六盘水的“水钢”有“十里钢城”的美誉。,4.5高分子材料时代,随着科学技术的不断发展，人类迈入了一个崭新的时代高分子时代。 合成高分子材料，主要有塑料、合成纤维、合成橡胶、涂料、胶粘剂等。具有较高的强度。优良的塑性，耐腐蚀，不导电等优良性能。已部分取代金属材料。 塑料:聚乙烯（PE）：食品、药物包装材料，绝缘材料； 聚氯乙烯（PVC）：管道、电线外皮、软管、薄膜、雨衣； 聚苯乙烯（PS）：电视雷达天线、汽车、飞机零件； 环氧树脂（EP）：粘合剂、宇航领域. 合成纤维: 聚已内酰胺（尼龙）：绳索、渔网、袜子； 睛纶：衣料、毛毯、幕布；的确良：针织器、帆布、渔网. 合成橡胶: 顺丁橡胶：飞机轮胎；丁苯橡胶：皮带、地板；氯丁橡胶：电线外皮、运输带；丁睛橡胶：机械垫圈、飞机、汽车耐油零件 天然橡胶：轮胎、胶管、胶鞋.,4.6 纳米材料,(1) 什么是纳米材料 纳米(nm)和米、微米等单位一样，是一种长度单位，1nm=10-9m ，约比化学键长大一个数量级。纳米科技是研究由尺寸在0.1至100纳米之间的物质组成的体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。可衍生出纳米电子学、机械学、生物学、材料学加工学等。 纳米材料是指三维空间尺度至少有一维处于纳米量级(1-100nm)的材料，它是由尺寸介于原子、分子和宏观体系之间的纳米粒子所组成的新一代材料。由于其组成单元的尺度小，界面占用相当大的成分。因此，纳米材料具有多种特点，这就导致由纳米微粒构成的体系出现了不同于通常的大块宏观材料体系的许多特殊性质。纳米体系使人们认识自然又进入一个新的层次，它是联系原子、分子和宏观体系的中间环节，是人们过去从未探索过的新领域，实际上由纳米粒子组成的材料向宏观体系演变过程中，在结构上有序度的变化，在状态上的非平衡性质，使体系的性质产生很大的差别，对纳米材料的研究将使人们从微观到宏观的过渡有更深入的认识。,(2)纳米材料的特点 当粒子的尺寸减小到纳米量级，将导致声、光、电、磁、热性能呈现新的特性。比方说：被广泛研究的II-VI族半导体硫化镉，其吸收带边界和发光光谱的峰的位置会随着晶粒尺寸减小而显著蓝移。按照这一原理，可以通过控制晶粒尺寸来得到不同能隙的硫化镉，这将大大丰富材料的研究内容和可望得到新的用途。我们知道物质的种类是有限的，微米和纳米的硫化镉都是由硫和镉元素组成的，但通过控制制备条件，可以得到带隙和发光性质不同的材料。也就是说，通过纳米技术得到了全新的材料。,纳米颗粒往往具有很大的比表面积，每克这种固体的比表面积能达到几百甚至上千平方米，这使得它们可作为高活性的吸附剂和催化剂，在氢气贮存、有机合成和环境保护等领域有着重要的应用前景。对纳米体材料，我们可以用“更轻、更高、更强”这六个字来概括。“更轻”是指借助于纳米材料和技术，我们可以制备体积更小性能不变甚至更好的器件，减小器件的体积，使其更轻盈。第一台计算机需要三间房子来存放，正是借助与微米级的半导体制造技术，才实现了其小型化，并普及了计算机。无论从能量和资源利用来看，这种“小型化”的效益都是十分惊人的。“更高”是指纳米材料可望有着更高的光、电、磁、热性能。“更强”是指纳米材料有着更强的力学性能(如强度和韧性等)，对纳米陶瓷来说，纳米化可望解决陶瓷的脆性问题，并可能表现出与金属等材料类似的塑性。,5.化学与生活,人类的衣、食、住、行都离不开化学。,5.1 衣服饰的变迁,古人:树叶、树皮、兽皮遮羞最早的服饰 战袍：盔甲 民族服饰：苗、布依（蜡染靛蓝）、侗、彝、藏、傣、壮、满等服饰多姿多彩 现代服饰：棉、麻、毛、晴纶等面料。中山装、西服、保暖内衣、时装。 毛料、晴纶鉴别：燃烧法,5.2 食-酸、甜、苦、辣、咸,5.21 咸-食盐的用途。 A. 喝盐开水可以治喉咙痛、牙痛，清晨一杯盐开水，还可以治大便不通 ； B.每天用淡盐开水漱口，可以预防各种口腔病； C.误食有毒物，喝一些盐开水，有解毒作用； D.洗浴时，在水中加少量食盐，可使皮肤强健； E.豆腐易变质，如将食盐化在开水中，冷却后将豆腐浸入，即使在夏天，也可保存数月；,5.2 -2 咸-食盐的用途,F.鲜花插入稀盐水里，可数日不谢； G.新买的玻璃器皿，用盐煮一煮，不易破裂； H洗有颜色的衣服时，先用5盐水浸泡10分钟，然后再洗，则不易掉色； I.洗有汗渍的白衣服，先在5的盐水中揉一揉，再用肥皂洗净，就不会出现黄色汗斑； J.将胡萝卜砸碎拌上盐，可擦去衣服上的血迹； K.铜器生锈或出现黑点，用盐可以擦掉。,5.3 住住房条件的改善,山洞:古人 草房:穷人/富人,冬暖夏凉,回归自然 瓦房:瓦片烧制 平房:砖头、水泥、涂料、黏合剂 别墅:高档装修 高楼大厦：上海金茂大厦、东方明珠电视塔、美国纽约的双星姊妹塔楼 家用电器：电筒、电灯、电视、电话、音响,5.4 行旅行越来越快捷,道路：宽敞平整沥青、水泥 花轿： 牛车/马车： 自行车：永久、凤凰 汽车：红旗、宝马、东风 火车：高速列车 飞机：运输机、战斗机、客机 飞船：载人飞船太空旅行 制造技术及材料要求越来越高,5.5-1 叶脉书签的制作,5.3.1.采叶 通常采一些叶脉粗壮、坚韧的树叶，如桂花树的叶子、山毛榉科植物的叶子都可以。叶子老一点好，不要太嫩。 5.3.2.浸润、煮沸 叶子采来后放在烧杯里，加入1015氢氧化钠水溶液（把树叶浸没为止），加热煮沸1015分钟。,5.5-2叶脉书签的制作,5.3.3.洗叶 吸干 当叶肉呈现黄色后，取出，平放在塑料纱网上，用自来水冲洗，或把叶片平放在玻璃板上，用柔软的毛刷（牙刷或试管刷）轻轻刷去叶肉。叶脉经漂洗之后，捞起平放在吸水纸上，压干压平。 5.3.4.染色 将叶脉放在染料缸里染色。可以用多种染料进行染色。红黑水、蓝墨水染色