第九章 化学与社会发展
一.化学燃料及其对环境的影响 1.化石燃料:主要是指埋藏在地下不能再生的燃料资源,主要包括煤、石油、天然气等。2.化学燃料带来的环境问题:(1)煤、石油、天然气的燃烧产物都会有二氧化碳,是温室气体,造成全球气候变暖;(2)化石燃料中,特别是煤和石油,含有硫、氮等杂质,燃烧产物中含有SO2、NOx等酸性物质,造成酸雨等大气污染物;(3)燃烧产生的热量,对周围的环境造成热污染;(4)利用煤的燃烧进行火力发电中,能量的转化:化学能→热能→机械能→电能
二.化学能转化为电能
1.化学电源:是一种将化学能直接转化为电能的装置,常见的电池是化学电源。
2.化学电源的优点:既可以减少大气污染,又可以提高能量的转化效率。
3.实验:化学能转化为电能的实验
实验现象 电流计的指针发生偏转,铜片变厚,长时间溶液颜色变浅
化学方程式 Zn + CuSO4 == Cu + ZnSO4
电流计偏转原因 烧杯中发生了化学变化,Zn 失去电子,Cu2+得到电子变成Cu
能量转化的形式 化学能直接转化为电能
使用化学电源的优点 提高能量的转化效率,减少大气污染
4.废旧电池丢弃对环境的影响: 废旧电池的危害主要集中在重金属上,如汞、铅、镉。这些物质泄露出来进入水或土壤,就会通过各种途径进入了人体的食物链,最终带来危害。因此务必要正确使用电池,并妥善回收。
三.氢能源 1.氢能源的优点:①来源广;②热值高;③生成物不会污染环境。故称为“绿色能源”。 2.氢能源的缺点:(1)制备氢气的能耗问题(成本高);(2)氢气的储存和运输等问题(安全问题)
3.氢能源的发展前景:要利用太阳能来分解水制取氢气,制备高效、廉价的储氢材料。
4.实验室制取氢气:①反应原理:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
②实验装置:同二氧化碳的制取装置(固液反应,不需加热)
5.氢气的性质与应用
(1)可燃性:在空气被点燃后,发出淡蓝色火焰,放出大量的热 2H2 + O2 ====== 2H2O(2)还原性:在加热条件下,能与氧化铜等反应,使之变红。H2 + CuO ====Cu + 2H2O
四.金属材料 1.定义:金属材料包括纯金属与合金;2.常见合金:青铜器(Cu-Sn合金)、黄铜(Cu-Zn)、钢和生铁(铁合金)、铝合金;3.新型金属材料:铝钛合金:耐腐蚀、质轻、高强度、高韧性,主要用于飞机制造工业;储氢合金:方便的储存、释放合金,主要用于镍氢电池;“形状记忆”合金:效果最好的合金为镍钛合金,影响其形态的因素为温度。4.金属材料的优点及缺点:强度大,但不耐腐蚀
五.无机非金属材料 1、主要包括:陶瓷、玻璃、水泥等 优点:耐高温;缺点:脆性大;
2.陶瓷的原料:瓷土、粘土、长石、石英等;3.玻璃的原料:砂子(主要成分SiO2)、石灰石(主要成分CaCO3)和纯碱(Na2CO3);4、新型无机非金属材料:氮化硅陶瓷、光导纤维、人工关节等。
六.合成材料(又称有机合成材料)
1.三大合成材料:塑料、合成橡胶、合成纤维。优点:强度大密度小;缺点:不耐高温
2.塑料:(1)常见的塑料:聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、有机玻璃(PMMA)和电木塑料;(2)实验:点燃聚乙烯及聚氯乙烯,观察现象。
实验样品 燃烧情况 是否有黑烟 是否有气味
聚乙烯 易燃 没有 无气味
聚氯乙烯 不易燃烧 大量黑烟 产生刺鼻气味
(3)废弃塑料带来的环境污染——“白色污染”。(4)解决“白色污染”方法: A.尽可能的减少使用塑料制品;B.回收废旧塑料;C.研制和推广可降解塑料
3.合成橡胶:(1)向橡胶中添加炭黑,为了增加其耐磨性;(2)向橡胶中添加硫元素,为了增加其强度,但会减弱其弹性;(3)合成橡胶与天然橡胶相比,优点为良好的弹性、绝缘性及耐高温性。
4.合成纤维:(1)合成原料:主要为石油、煤、石灰石、水、空气等;
(2)几种纤维的性质比较实验: