生活中的化学平衡

1、生活中的化学平衡生活中的化学平衡之一 -怎样吃菠菜动画片大力水手中,每当大力水手吃下一罐菠菜后就会变得力大无穷。菠菜有这 样大的作用,这是影片的夸张手法,但菠菜的确含有一定的营养成分,如维生素、铁质等。 然而, 大力水手大量地吃菠菜是错误的。 因为过量食用菠菜, 会造成人体缺钙。这个道理要 从食用菠菜中存在的电离平衡说起。菠菜中含有一种叫草酸的物质,其学名是乙二酸,结构简式为 HOOC-COOH ,味苦涩,溶 于水,是二元弱酸:HOOC-COOH HOOC-COO -+ H+HOOC-COO - -OOC -COO -+ H+草酸进入人体后, 在胃酸作用下, 电离平衡向左移动。 以分子形式存在

2、的草酸, 从药理上看, 是一种有毒的物质, 过量的草酸会腐蚀胃黏膜,还会对肾脏造成伤害, 另外,草酸会跟人体 内的 Ca 2+形成草酸钙沉淀,使摄入的钙质不易被利用,造成人体缺钙。那怎样才能吸收菠 菜中的营养,又不被草酸伤害呢?一种方法是除去草酸,即在油炒前, 先将菠菜用热水烫一烫, 草酸溶于水而除去, 且这样炒 的菠菜没有苦涩味。另一种方法是把草酸转化为沉淀,这就是 “ 菠菜烧豆腐 ” 的方法。每 100 g菠菜中含 300 mg草酸,每 100 g豆腐约含 240 mg钙,因此,每 70 g豆腐中的 Ca 2+,可以结合 100 g菠菜 中的草酸 (不含菠菜自身的钙 ,当大部分草酸跟钙结合

3、,可使涩味大大降低,菜肴更加美味 可口。草酸钙进入人体,部分被胃酸溶解,溶解后形成的 Ca 2+仍能被人体吸收,未溶解的 部分则排出体外。因此,食物中的 Ca 2+正好是草酸的解毒剂,豆腐中损失的钙可以由其他 食物补充。生活中的化学平衡之二 -酒精测定仪中的化学平衡在公路上, 常能见到交警拦下可疑车辆检查, 请司机向一仪器中吹一口气, 如果测定仪中橙 红色的物质变为绿色,司机就要受到处罚,因为他饮酒后驾车,违反道路交通管理条例。 酒精仪中的橙红色物质是重铬酸钾, 人饮酒后, 血液中酒精含量增多, 人呼出的气体中有乙 醇的蒸气,遇到测定仪中的重铬酸钾,便发生如下的反应:Cr 2O 72-+ 3C

4、2H 5OH + 8H+=2Cr3+3CH 3CHO + 7H2O橙红色 绿色橙红色的 Cr 2O 72-转化为绿色的 Cr 3+,便能测出人呼出的气体中有乙醇成分。然而酒精测定仪中还要加入硫酸, 一方面上述反应要在酸性溶液中进行, 同时要防止 Cr 2O 72 -转化为 CrO42-,即:2CrO 42-+ 2H+ Cr2O 72-+ H2O 。这就是酒精测定仪中的化学平衡。生活中的化学平衡之三 -洗涤剂的有效利用我们知道, 油性污垢中的油脂成分因不溶于水而很难洗去。 油脂的化学组成是高级脂肪酸的 甘油酯,如果能水解成高级脂肪酸和甘油,那就很容易洗去。油脂水解的方程式是:(RCOO3C 3H

5、 5 + 3H2O =3RCOOH + C3H 5(OH3这是一个可逆反应,日常生活中以洗衣粉 (或纯碱 作洗涤剂,其水溶液呈碱性,能与高级脂 肪酸作用, 使化学平衡向正反应方向移动。高级脂肪酸转化为钠盐,在水中溶解度增大,因 此油污容易被水洗去。在日常生活中,洗衣粉等洗涤剂易溶于温水 (特别是加酶洗衣粉 是由 于温度升高,洗衣粉溶解度增大,即:浓度较大。温水有利于酶催化蛋白质等高分子化合物 水解,同时蛋白质的水解、油脂的水解都是吸热反应,适当提高水温,会使洗涤效果更佳,但也应该注意,一味追求高水温会降低酶的催化能力,使其失去活性,从而降低洗涤效果。 生活中的化学平衡之四 -自来水消毒近年来,

6、 某些自来水厂在用液氯消毒自来水时, 还加入少量液氨, 这是什么原因呢?首先要 明确液氯作自来水消毒剂的原理:氯气与水发生反应生成盐酸和次氯酸, 其中次氯酸有强氧 化性,能杀灭水中细菌,其化学方程式为:Cl 2+H 2O = HCl +HClO 。但是,次氯酸不稳定,受热或见光发生分解:2HClO = 2HCl + O2 ,使得消毒时间缩短, 从而降低消毒的效果。当向氯水中加入液氨时,液氨与氯水中的次氯酸有如下反应:NH 3+HClO= H2O +NH 2Cl ,而 NH 2Cl 较 HClO 稳定。体系中的次氯酸同时满足两个平衡, 其消毒杀菌后, 由于浓度逐渐减小, 使平衡向生成次氯 酸的方

7、向进行,当次氯酸浓度较高时,平衡向生成 NH 2Cl 的方向移动,相当于暂时 “ 贮存 ” , 避免其分解所带来的损失。这样就延长了液氯的消毒时间。生活中的化学平衡之五 -大气臭氧层中的化学平衡地球表面有大气层覆盖,离地面 12 km以上的高空有一臭氧层 (实际上是臭氧的浓度高些 , 但它是地球生命的保护屏障。我们知道,太阳辐射对生命危害极大的是紫外线。当太阳辐射通过臭氧层时,被吸收了约 90%的紫外线,或者说把这些紫外辐射的能量转变为热量,使地面生命免受伤害。这其中 的奥妙就在于臭氧层里存在着以下动态平衡的缘故:O 2 + O= O3现在来分析臭氧层中这一平衡是怎样建立的, 又怎样把紫外辐射

8、能转变为热能。 首先, 太阳 辐射把高空的氧分子分裂为 2个氧原子,性质异常活泼的氧原子跟氧分子结合成为臭氧。 O 2 =O+O , O 2+O O 3然后,在紫外线作用下,臭氧转化为氧气,并放出热量:2O 3 =3O2+Q这一反应被看作臭氧能吸收紫外线,即从能量角度看,相当于把紫外辐射能转变为热能。 臭氧分解生成的氧气, 又会被太阳辐射作用生成氧原子, 氧原子又会和氧分子结合成为臭氧, 臭氧又吸收紫外线分解成为氧气 所以在臭氧层中, O 3、 O 2和 O 处于动态平衡,构成 了地球生命免受紫外线杀伤的天然屏障。生活中的化学平衡之六 -人体血液中的酸碱平衡人体血液的 pH 是一个稳定的数值,

9、 正常值是 7.40.05。 这一数值保证了在血液中进行的各 种生化反应。人体新陈代谢产生的酸性物质和碱性物质进入血液, 但血液的 pH 仍会保持稳 定,这是什么原因呢?原来血液中有两对电离平衡,一对是 HCO 3-(碱性 和 H 2CO 3(酸性 的平衡,另一对是HPO 42-(碱性 和 H 2PO 42-(酸性 的平衡。下面以 HCO 3-和 H 2CO 3的电离为例说明血液 pH 稳 定的原因。人体血液中 H 2CO 3和 HCO 3-物质的量之比为 1 20,维持血液的 pH 为 7.4。平衡如下:当酸性物质进入血液时, 电离平衡向生成碳酸的方向进行, 过多的碳酸由肺部加重呼吸排出 二

10、氧化碳,减少的 HCO 3-由肾脏调节补充,使血液中 HCO 3-与 H 2CO 3仍维持正常的比值, 使 pH 保持稳定。当有碱性物质进入人体血液,跟 H 2CO 3作用,上述平衡向逆反应方向移 动,过多的 HCO 3-由肾脏吸收,同时肺部呼吸变浅,减少二氧化碳的排出,血液的 pH 仍保 持稳定。然而,当发生肾功能障碍、肺功能衰退或腹泻、高烧等疾病时,血液中的 HCO 3-和 H 2CO 3比例失调,就会造成酸中毒或碱中毒。临床指标:血液 pH 7.35,为碱中毒;血液 pH 7.35,为酸中毒。生活中的化学 性质决定用途 古时候,人们从草木灰中提取物质洗涤衣物 明矾净水原理 明矾:KAl(

11、SO4 212H 2O 酸碱式灭火机原理(灭火机里装有碳酸氢钠溶液和硫酸铝溶液化学平衡移动的规律及盐类水解在日常生活中的应用日常生活中的应用用热浓的 Na 2CO 3溶液除油污用 ZnCl 2溶液作焊药例 3、在氯化铁溶液中加入难溶于水的碳酸钙粉末,观察到碳酸钙逐渐溶解,产生无色气体 和红褐色沉淀,试解释观察到的现象。解析:FeCl 3在溶液中能发生水解。Fe 3+3H2O= Fe(OH3+3H+(建立平衡,加入 CaCO 3时,它能与 H+反应,放出 CO 2气体, 并使 H +浓度减少 (条件改变 , 使平衡向正反应方向移动 (平衡移动 , 生成的 Fe(OH3不断增加,从而产生红褐色沉淀(产生结果。例 7、近年来,某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨,其反应的化学方程 式为 NH 3+HClO =H2O+NH2Cl (一氯氨, NH 2Cl 较 HClO 稳定,试分析加液氨能延长液 氯杀菌时间的原因 _。解析:液氨与次氯酸反应生成较 HClO 稳定的 NH 2Cl 后,不影响 HClO 的杀菌效率,且由 于反应可逆,随 HClO 消耗,平衡逆向移动,从而延长 HClO 杀菌时间。牙齿表面由一层坚硬的、组成为 Ca 5(PO4 3OH 的物质保护着,它在唾液中存在下列平衡: Ca 5(PO4 3OH(固 =