生活中的化學(xué)平衡

1、生活中的化學(xué)平衡生活中的化學(xué)平衡之一 -怎樣吃菠菜動(dòng)畫片大力水手中,每當(dāng)大力水手吃下一罐菠菜后就會(huì)變得力大無窮。菠菜有這 樣大的作用,這是影片的夸張手法,但菠菜的確含有一定的營養(yǎng)成分,如維生素、鐵質(zhì)等。 然而, 大力水手大量地吃菠菜是錯(cuò)誤的。 因?yàn)檫^量食用菠菜, 會(huì)造成人體缺鈣。這個(gè)道理要 從食用菠菜中存在的電離平衡說起。菠菜中含有一種叫草酸的物質(zhì),其學(xué)名是乙二酸,結(jié)構(gòu)簡式為 HOOC-COOH ,味苦澀,溶 于水,是二元弱酸:HOOC-COOH HOOC-COO -+ H+HOOC-COO - -OOC -COO -+ H+草酸進(jìn)入人體后, 在胃酸作用下, 電離平衡向左移動(dòng)。 以分子形式存在

2、的草酸, 從藥理上看, 是一種有毒的物質(zhì), 過量的草酸會(huì)腐蝕胃黏膜,還會(huì)對腎臟造成傷害, 另外,草酸會(huì)跟人體 內(nèi)的 Ca 2+形成草酸鈣沉淀,使攝入的鈣質(zhì)不易被利用,造成人體缺鈣。那怎樣才能吸收菠 菜中的營養(yǎng),又不被草酸傷害呢?一種方法是除去草酸,即在油炒前, 先將菠菜用熱水燙一燙, 草酸溶于水而除去, 且這樣炒 的菠菜沒有苦澀味。另一種方法是把草酸轉(zhuǎn)化為沉淀,這就是 “ 菠菜燒豆腐 ” 的方法。每 100 g菠菜中含 300 mg草酸,每 100 g豆腐約含 240 mg鈣,因此,每 70 g豆腐中的 Ca 2+,可以結(jié)合 100 g菠菜 中的草酸 (不含菠菜自身的鈣 ,當(dāng)大部分草酸跟鈣結(jié)合

3、,可使?jié)洞蟠蠼档?菜肴更加美味 可口。草酸鈣進(jìn)入人體,部分被胃酸溶解,溶解后形成的 Ca 2+仍能被人體吸收,未溶解的 部分則排出體外。因此,食物中的 Ca 2+正好是草酸的解毒劑,豆腐中損失的鈣可以由其他 食物補(bǔ)充。生活中的化學(xué)平衡之二 -酒精測定儀中的化學(xué)平衡在公路上, 常能見到交警攔下可疑車輛檢查, 請司機(jī)向一儀器中吹一口氣, 如果測定儀中橙 紅色的物質(zhì)變?yōu)榫G色,司機(jī)就要受到處罰,因?yàn)樗嬀坪篑{車,違反道路交通管理?xiàng)l例。 酒精儀中的橙紅色物質(zhì)是重鉻酸鉀, 人飲酒后, 血液中酒精含量增多, 人呼出的氣體中有乙 醇的蒸氣,遇到測定儀中的重鉻酸鉀,便發(fā)生如下的反應(yīng):Cr 2O 72-+ 3C

4、2H 5OH + 8H+=2Cr3+3CH 3CHO + 7H2O橙紅色 綠色橙紅色的 Cr 2O 72-轉(zhuǎn)化為綠色的 Cr 3+,便能測出人呼出的氣體中有乙醇成分。然而酒精測定儀中還要加入硫酸, 一方面上述反應(yīng)要在酸性溶液中進(jìn)行, 同時(shí)要防止 Cr 2O 72 -轉(zhuǎn)化為 CrO42-,即:2CrO 42-+ 2H+ Cr2O 72-+ H2O 。這就是酒精測定儀中的化學(xué)平衡。生活中的化學(xué)平衡之三 -洗滌劑的有效利用我們知道, 油性污垢中的油脂成分因不溶于水而很難洗去。 油脂的化學(xué)組成是高級脂肪酸的 甘油酯,如果能水解成高級脂肪酸和甘油,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這是一個(gè)可逆反應(yīng),日常生活中以洗衣粉 (或純堿 作洗滌劑,其水溶液呈堿性,能與高級脂 肪酸作用, 使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。高級脂肪酸轉(zhuǎn)化為鈉鹽,在水中溶解度增大,因 此油污容易被水洗去。在日常生活中,洗衣粉等洗滌劑易溶于溫水 (特別是加酶洗衣粉 是由 于溫度升高,洗衣粉溶解度增大,即:濃度較大。溫水有利于酶催化蛋白質(zhì)等高分子化合物 水解,同時(shí)蛋白質(zhì)的水解、油脂的水解都是吸熱反應(yīng),適當(dāng)提高水溫,會(huì)使洗滌效果更佳,但也應(yīng)該注意,一味追求高水溫會(huì)降低酶的催化能力,使其失去活性,從而降低洗滌效果。 生活中的化學(xué)平衡之四 -自來水消毒近年來,

6、 某些自來水廠在用液氯消毒自來水時(shí), 還加入少量液氨, 這是什么原因呢?首先要 明確液氯作自來水消毒劑的原理:氯氣與水發(fā)生反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸, 其中次氯酸有強(qiáng)氧 化性,能殺滅水中細(xì)菌,其化學(xué)方程式為:Cl 2+H 2O = HCl +HClO 。但是,次氯酸不穩(wěn)定,受熱或見光發(fā)生分解:2HClO = 2HCl + O2 ,使得消毒時(shí)間縮短, 從而降低消毒的效果。當(dāng)向氯水中加入液氨時(shí),液氨與氯水中的次氯酸有如下反應(yīng):NH 3+HClO= H2O +NH 2Cl ,而 NH 2Cl 較 HClO 穩(wěn)定。體系中的次氯酸同時(shí)滿足兩個(gè)平衡, 其消毒殺菌后, 由于濃度逐漸減小, 使平衡向生成次氯 酸的方

7、向進(jìn)行,當(dāng)次氯酸濃度較高時(shí),平衡向生成 NH 2Cl 的方向移動(dòng),相當(dāng)于暫時(shí) “ 貯存 ” , 避免其分解所帶來的損失。這樣就延長了液氯的消毒時(shí)間。生活中的化學(xué)平衡之五 -大氣臭氧層中的化學(xué)平衡地球表面有大氣層覆蓋,離地面 12 km以上的高空有一臭氧層 (實(shí)際上是臭氧的濃度高些 , 但它是地球生命的保護(hù)屏障。我們知道,太陽輻射對生命危害極大的是紫外線。當(dāng)太陽輻射通過臭氧層時(shí),被吸收了約 90%的紫外線,或者說把這些紫外輻射的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?使地面生命免受傷害。這其中 的奧妙就在于臭氧層里存在著以下動(dòng)態(tài)平衡的緣故:O 2 + O= O3現(xiàn)在來分析臭氧層中這一平衡是怎樣建立的, 又怎樣把紫外輻射

8、能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?首先, 太陽 輻射把高空的氧分子分裂為 2個(gè)氧原子,性質(zhì)異常活潑的氧原子跟氧分子結(jié)合成為臭氧。 O 2 =O+O , O 2+O O 3然后,在紫外線作用下,臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣,并放出熱量:2O 3 =3O2+Q這一反應(yīng)被看作臭氧能吸收紫外線,即從能量角度看,相當(dāng)于把紫外輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?臭氧分解生成的氧氣, 又會(huì)被太陽輻射作用生成氧原子, 氧原子又會(huì)和氧分子結(jié)合成為臭氧, 臭氧又吸收紫外線分解成為氧氣 所以在臭氧層中, O 3、 O 2和 O 處于動(dòng)態(tài)平衡,構(gòu)成 了地球生命免受紫外線殺傷的天然屏障。生活中的化學(xué)平衡之六 -人體血液中的酸堿平衡人體血液的 pH 是一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值,

9、 正常值是 7.40.05。 這一數(shù)值保證了在血液中進(jìn)行的各 種生化反應(yīng)。人體新陳代謝產(chǎn)生的酸性物質(zhì)和堿性物質(zhì)進(jìn)入血液, 但血液的 pH 仍會(huì)保持穩(wěn) 定,這是什么原因呢?原來血液中有兩對電離平衡,一對是 HCO 3-(堿性 和 H 2CO 3(酸性 的平衡,另一對是HPO 42-(堿性 和 H 2PO 42-(酸性 的平衡。下面以 HCO 3-和 H 2CO 3的電離為例說明血液 pH 穩(wěn) 定的原因。人體血液中 H 2CO 3和 HCO 3-物質(zhì)的量之比為 1 20,維持血液的 pH 為 7.4。平衡如下:當(dāng)酸性物質(zhì)進(jìn)入血液時(shí), 電離平衡向生成碳酸的方向進(jìn)行, 過多的碳酸由肺部加重呼吸排出 二

10、氧化碳,減少的 HCO 3-由腎臟調(diào)節(jié)補(bǔ)充,使血液中 HCO 3-與 H 2CO 3仍維持正常的比值, 使 pH 保持穩(wěn)定。當(dāng)有堿性物質(zhì)進(jìn)入人體血液,跟 H 2CO 3作用,上述平衡向逆反應(yīng)方向移 動(dòng),過多的 HCO 3-由腎臟吸收,同時(shí)肺部呼吸變淺,減少二氧化碳的排出,血液的 pH 仍保 持穩(wěn)定。然而,當(dāng)發(fā)生腎功能障礙、肺功能衰退或腹瀉、高燒等疾病時(shí),血液中的 HCO 3-和 H 2CO 3比例失調(diào),就會(huì)造成酸中毒或堿中毒。臨床指標(biāo):血液 pH 7.35,為堿中毒;血液 pH 7.35,為酸中毒。生活中的化學(xué) 性質(zhì)決定用途 古時(shí)候,人們從草木灰中提取物質(zhì)洗滌衣物 明礬凈水原理 明礬:KAl(

11、SO4 212H 2O 酸堿式滅火機(jī)原理(滅火機(jī)里裝有碳酸氫鈉溶液和硫酸鋁溶液化學(xué)平衡移動(dòng)的規(guī)律及鹽類水解在日常生活中的應(yīng)用日常生活中的應(yīng)用用熱濃的 Na 2CO 3溶液除油污用 ZnCl 2溶液作焊藥例 3、在氯化鐵溶液中加入難溶于水的碳酸鈣粉末,觀察到碳酸鈣逐漸溶解,產(chǎn)生無色氣體 和紅褐色沉淀,試解釋觀察到的現(xiàn)象。解析:FeCl 3在溶液中能發(fā)生水解。Fe 3+3H2O= Fe(OH3+3H+(建立平衡,加入 CaCO 3時(shí),它能與 H+反應(yīng),放出 CO 2氣體, 并使 H +濃度減少 (條件改變 , 使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) (平衡移動(dòng) , 生成的 Fe(OH3不斷增加,從而產(chǎn)生紅褐色沉淀(產(chǎn)生結(jié)果。例 7、近年來,某些自來水廠在用液氯進(jìn)行消毒處理時(shí)還加入少量液氨,其反應(yīng)的化學(xué)方程 式為 NH 3+HClO =H2O+NH2Cl (一氯氨, NH 2Cl 較 HClO 穩(wěn)定,試分析加液氨能延長液 氯殺菌時(shí)間的原因 _。解析:液氨與次氯酸反應(yīng)生成較 HClO 穩(wěn)定的 NH 2Cl 后,不影響 HClO 的殺菌效率,且由 于反應(yīng)可逆,隨 HClO 消耗,平衡逆向移動(dòng),從而延長 HClO 殺菌時(shí)間。牙齒表面由一層堅(jiān)硬的、組成為 Ca 5(PO4 3OH 的物質(zhì)保護(hù)著,它在唾液中存在下列平衡: Ca 5(PO4 3OH(固 =