第十二单元 化学与生活

本单元是一个涉及面很宽的课题，涉及初中教材许多单元的内容。本单元着重介绍了三方面的内容，即人类重要的营养物质、化学元素与人体健康和有机合成材料。按知识内容看，它们不是初中化学的核心内容，属于知识的扩展与应用的范畴。因此课程标准对它们的教学要求不高，多属于“知道”、“了解”的层次。但是这些知识有利于联系社会实际，丰富学生的生活常识，能引起学生的学习兴趣。

　　教材编写了阅读资料以及调查研究、课堂讨论、家庭小实验等活动，可以让学生通过自学和参加活动的方式，认识吸烟、居室装修、污染和食物霉变等对人体健康的危害，以及“白色污染”对环境的破坏，从而提高抵御有害物质的侵害、保护环境的自觉性。

课题1人类重要的营养物质

目的要求：1.了解营养素是指蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水等六类物质。

2.了解蛋白质、糖类、油脂、维生素与人体健康的关系。

3.了解上述营养物质对人的生命活动的重要意义及合理安排饮食的重要性。

重点：蛋白质的学习

难点：了解蛋白质在人的生命活动中的作用及营养价值。

教学过程：

    本课题简单介绍了蛋白质、糖类、油脂、维生素对人体的营养作用，目的是让学生初步了解这几类物质在人的生命活动中的重要意义，了解正常安排饮食和从体外摄取必需的营养物质对人的生长、发育等生命需求是至关重要的。

     首先要让学生知道蛋白质是构成人体细胞的基本物质，是机体生长及修补受损组织的原料，也是人体不可缺少的营养物质。其次要让学生通过血红蛋白和酶的实例，知道蛋白质在人的生命活动中执行着各种功能，从而引导学生认识到：为了维持人的正常生命活动，必须注意防止有害物质(如甲醛、一氧化碳等)，对人的肌体蛋白质的侵害。

 在糖类的教学中，要让学生了解淀粉食物的主要功用是为机体提供能量，了解淀粉在酶的催化作用下，逐步水解为葡萄糖并在体内消化吸收的简单过程。

     教学建议

1.紧密联系生活实际，结合日常生活实例让学生了解各营养素的作用和来源，使学生知道合理饮食的重要性。

2.要注意将切入点落在这些营养物质对生命活动的意义上，即给学生作一些常识性的介绍。教学中要回避结构问题，因为这几类物质的结构都比较复杂，尤其是蛋白质的结构。书中列出的血红素结构图和血红蛋白的结构示意图，只是让学生有一个印象──血红蛋白输氧功能与结构有关，而不要求理解这些图示。

3.引导学生开展阅读、调查、参观、讨论等活动，认识吸烟、居室装修污染和食物霉变等对人体健康的危害，并提出防止这些危害的建议。

一：蛋白质

师；蛋白质广泛存在于生物体内，是组成细胞的基础物质。请列举生物体内哪些器官含蛋白质较多？

生：动物的肌肉、皮肤、血液、乳汁、毛发、蹄、角等含蛋白质较多。

生：植物的各种器官，尤其是种子含蛋白质最多（例如麦粒中含18％）。

师：由此可见，生命是蛋白质存在的一种方式。这种跟生命现象密切相关的蛋白质，它的组成是怎样的呢？让我们先通过实验分析。

【实验】 1．分别抽取两根棉布条和毛料纤维，放在火焰上灼烧、闻味。

师：由上述实验现象能得出哪些结论？（经议论后回答。）

生：根据可燃且有焦臭味，说明棉布和毛料除含有碳、氢、氧元素外，还含有其它元素。

师：蛋白质里含有氮元素，还普遍含有硫元素。

蛋白质的相对分子质量很大，是天然有机高分子化合物，它的分子量可达几万、几十万乃至上千万。例如，核蛋白的分子量就超过两千万。我们在生物课上已经知道，如此庞大的高分子化合物，也是由基本结构单元构成的，即氨基酸。蛋白质水解的最终产物是α一氨基酸。请列举生物课中已熟悉的几种简单的氨基酸。

〔评注：利用学生已学过的生物学知识，不仅简捷自然，也有利于化学学科与其它相关学科的联系，开阔学生视野。〕

生；甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸等。

（通过投影介绍几种重要的α-氨基酸，并对α-碳原子加以说明。）

师；现在从动植物体内蛋白质水解产物中分离出来的氨基酸有几百种。但是，构成主要蛋白质的氨基酸只有20多种。

师；2O多种氨基酸跟蛋白质的关系，好像字母跟单词的关系，它们可以形成无数种蛋白质。不同的蛋白质，组成的氨基酸种类和排列顺序各不相同，所以蛋白质的结构是很复杂的。研究蛋白质的合成和结构，从而进一步探索生命的本质，是科学研究的重要课题。1965年我国科学家在世界上第一次人工合成有生命活力的蛋白质――结晶牛胰岛素。1971年又合成猪胰岛素，在人类揭开生命奥秘的伟大历程中作出了重要的贡献。

师：蛋白质变性凝结后丧失可溶性，还失去生理活性。

生：（1）医疗上高温消毒杀菌，就是利用加热使蛋白质凝固，从而使细菌死亡。

（2）误服重金属盐，可以服用大量牛乳、蛋清或豆浆，以吸收重金属盐解毒，免使人体蛋白质变性中毒。

（3）用卫生酒精擦洗皮肤，能使皮肤表面附着的细菌（体内的蛋白质）凝固变性而死亡，达到消毒杀菌，避免感染的目的。

（4）甲醛使蛋白质凝固变性，使标本透明而不浑浊，说明甲醛溶液能长期保存标本，不影响展示效果。

蛋白质的应用

（1）重要的营养物质――生命的物质基础

（2）工业上的应用

①纺织工业――蚕丝、羊毛

②皮革工业――动物毛皮经鞣制后作原料

③感光材料工业――动物胶（白明胶）是制感光材料的片基

④塑料工业――制酪素塑料

酶是有生物活性（生物催化作用）的蛋白质。它有高效专一的催化活性。

蛋白质的组成

蛋白质是生命的物质基础，它存在于一切活细胞中，是细胞里最复杂、变化最大的一类分子。一切重要的生命现象和生理机能，就是由组成生物体的无数蛋白质分子活动来体现的。1839年德国化学家米尔德（G.T.Mulder）给这类化合物起名叫做蛋白质（protein），意思是“头等重要的”。

    蛋白质是一种化学结构非常复杂的含氮的有机高分子化合物，主要由C、H、O、N等元素组成。有的蛋白质中还含有S、P（如牛奶中的奶酪蛋白）、Fe（血中的血红蛋白）、Mg（绿色蔬菜中的叶绿蛋白）、I（甲状腺中的甲状腺球蛋白）等其他元素。其中四种主要元素的质量分数为：C 5l％～55％，H 5.5％～7.7％，O 19％～24％，N 15％～18％。多数蛋白质的分子量范围在 l.2万至100万之间。含氮是蛋白质组成上的特征，且各种蛋白质的含氮量很接近、其平均值为 16％。

     氨基酸是组成蛋白质的基本单位，也是蛋白质降解后的最终产物。几乎所有的蛋白质都是由不同数目的氨基酸以肽键（酰胺键）连接而成的生物大分子化合物。迄今从各种生物体中发现的氨基酸已有180多种，但参与蛋白质组成的氨基酸只有20种。除脯氨酸外，这些氨基酸在结构上的共同特点是氨基均连在与羧基相邻的 α 碳原子上，因而称为 α-氨基酸。这20种氨基酸中，有一些是人体需要，但人体内不能合成或合成的速度远不能满足机体的需要，而必须从食物中摄取的氨基酸，称为必需氨基酸。成年人的必需氨基酸有8种，如苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨酸和赖氨酸。对于儿童，组氨酸和精氨酸也是必需的，故共有10种儿童必需氨基酸。另一些是非必需氨基酸，是指能在人体内合成或可以由其他氨基酸转变而成的氨基酸。如人体内的酪氨酸可由苯丙氨酸转变而成。为了良好的营养，要在日常饮食中含有全部的必需氨基酸。不过对生命来说，非必需氨基酸和必需氨基酸同样需要，只是前者可以由人体从其他化合物制得。

    蛋白质的生理功能

蛋白质是生命的基础，没有蛋白质就没有生命。人体最重要的组成成分是蛋白质。据估算，人体中的蛋白质分子多达10万种，蛋白质占人体重的15％～18％、干重的50％。肌肉、皮肤、血液、酶、乳汁以及毛发等都是由不同的蛋白质构成的。蛋白质是重要的营养素。人们从食物中摄取的蛋白质，在胃液中的胃蛋白酶和胰蛋白酶作用下，经过水解生成氨基酸。氨基酸被人体吸收后，重新结合成人体所需的各种蛋白质，或者以氨基酸的形式发挥各种生理机能，维持生命活动。它们供给肌体营养，执行保护功能，负责机械运动，控制代谢过程。

     蛋白质的主要食物来源

人体主要通过食物摄取自己所需的蛋白质。食物蛋白质分为动物性蛋白质和植物性蛋白质。动物性蛋白质来源于鱼、畜禽肉、蛋、乳类等，因所含必需氨基酸种类齐全，数量充足，而且各种氨基酸的比例与人体需要基本符合，容易吸收利用。这类蛋白质属于完全蛋白质。植物性蛋白质主要来源于豆类、硬果类、薯类、蔬菜类等食物，它们所含的氨基酸人体可自行制造，属于不完全蛋白质。但含有丰富蛋白质的豆、硬壳果类等植物性食品也含有较多的人体不能合成的必需氨基酸。一些常见食物中蛋白质的含量见下表

100 g常用食物中的蛋白质含量

食物

蛋白质含量/g

食物

蛋白质含量/g

猪肉

13.3～18.5

玉米

8.6

牛肉

15.8～21.7

高梁

9.5

羊肉

14.3～18.7

小米

9.7

鸡肉

21.5

大豆

39.2

鲤鱼

17～18

豆腐

4.7

鸡蛋

13.4

花生

25.8

牛奶

3.3

白菜

1.1

大米

8.5

红薯

1.3

小麦

12.4

马铃薯

2.3

蛋白质所含氨基酸的品种、数量和比例，决定蛋白质的营养价值。食物蛋白质氨基酸含量和比例愈接近人体蛋白质，或说所含必需氨基酸品种齐全、比例适当，它的营养价值就愈高。若几种含有不同蛋白质的食物混合食用，可以取长补短。如谷类蛋白质缺乏赖氨酸，而色氨酸较多；大豆蛋白质中则赖氨酸较多，色氨酸较少。如混合食品，可以使蛋白质的利用率提高 10％～32％。因此，在日常膳食中要提倡荤素搭配，注意食物种类多样化，避免偏食。

酶：

1、酶是蛋白质，具有蛋白质的特性；

2、酶是生物产生的催化剂。

酶作催化剂的优点：

（1）脱离生物体不会失去催化能力；

（2）条件温和、不需要加热；

（3）反应速度快、效率高；

    （4）具有专一性、无副反应。

二：糖类

糖类的主要代表物

类   别

结构特征

主  要  性  质

重要用途

单糖

葡萄糖

(      )

果糖

C₆H₁₂O₆

葡萄糖的

同分异构体

白色晶体，易溶于水，有甜味

（比蔗糖甜）

食品

二糖

蔗糖

C₁₂H₂₂O₁₁

食品

麦芽糖

C₁₂H₂₂O₁₁

食品

多糖

淀粉

(C₆H₁₂O₅)_n

由葡萄糖单元构成的天然高分子化合物

食品、

制___________、

乙醇

纤维素

(C₆H₁₂O₅)_n

纺织、造纸、

制_________、人造纤维

常见的葡萄糖、蔗糖、淀粉、纤维素等均属于糖类。

糖类的组成和结构：糖类是由C、H、O三种元素组成的有机物，通式为C_n(H₂O)_m。所以糖类又称为碳水化合物。对通式的理解除应注意：

①该通式只说明糖类由C、H、O三种元素组成，并不反映糖类的结构；

②该通式的应用是有限度的，少数属于糖类的物质不一定符合通式，而少数物质符合通式又不是糖类（如甲醛、乙酸等）。

糖类可分为单糖、二糖、多糖，它们的相互转化关系为：

             单糖

                  单糖（C₆H₁₂O₆）： 不能水解。如葡萄糖、果糖、核糖。

         糖类   二糖（C₁₂H₂₂O₁₁）：能水解，一个分子的二糖水解生成二个分子的单糖。如蔗糖、麦芽糖等。

                  多糖[(C₆H₁₀O₅)_n]： 能水解，一个分子的多糖水解生成多个分子的单糖。如淀粉、纤维素

葡萄糖是白色晶体，有甜味，易溶于水。但不如蔗糖甜。

毒大米”的真凶──黄曲霉毒素

日前，一些媒体在显著版面报道，我国广东、广西、江西、湖南等地市场上查出"毒大米"数百吨，引起了公众的广泛关注。根据部分省公布的“毒大米”样本检验结果，所抽检样本的黄曲霉毒素B1的含量均严重超标。黄曲霉毒素具有很强的毒性，是强致癌物质，对此人们决不可掉以轻心。酷暑季节，空气湿热。大米、花生、大豆等粮食，弄不好常常要长霉。在霉菌中有一种菌，叫黄曲霉菌，这种菌会分泌出一种致癌毒素──黄曲霉素素。经过研究和鉴定，黄曲霉毒素是一类结构类似的微生物毒素混合物。目前已分离出的黄曲霉毒素有20多种。在紫外线照射下产生蓝紫色荧光的为黄曲霉毒素B1和黄曲霉毒素B2，产生黄绿色荧光的为黄曲霉毒素G1和黄曲霉毒素G2等。其中以黄曲霉毒素B1最常见、毒性最大，致癌性最强。黄曲霉毒素能在潮湿和8～46 ℃的温度范围内繁殖，最适宜的温度是30～38 ℃，相对湿度是80％～85％。黄曲霉毒素主要污染粮油及其制品，在发霉花生、玉米、谷类、豆类等中的含量最高。黄曲霉毒素在水中溶解度低，耐高温，在一般的烹调条件下不易被完全破坏，花生炒制后可使黄曲霉毒素的量减少40％～60％。当加热到280 ℃以上时，黄曲霉毒素的毒性才能被破坏。在NaOH碱性溶液中黄曲霉毒素易于被降解。黄曲霉毒素的毒性被列为极毒。其毒性为人们熟知的剧毒药KCN的10倍，为砒霜的68倍。黄曲霉毒素也是目前发现的化学致癌物中最强的物质之一，国际癌症研究所将黄曲霉毒素确定为一级人类致癌物。黄曲霉毒素的毒性主要是对肝脏的损害，导致肝癌。调查发现在粮油、食品受黄曲霉毒素污染严重的地区，人类肝癌发病率也较高。我国江苏启东县和广西扶绥县是肝癌的高发地区，其原因就是那里的玉米、花生等容易霉变产生黄曲霉毒素所造成的。黄曲霉毒素还可以诱发骨癌、肾癌、直肠癌、乳腺癌、卵巢癌等。黄曲霉毒素对食品原料和成品的污染是一个广泛存在的问题。一般说来。热带和亚热带地区食品污染较为普遍，其中以花生和玉米的污染最为严重。目前，有60多个国家制订了食品和饲料中黄曲霉毒素限量标准和法规。我国对食品中黄曲霉毒素B1的最高允许量有严格规定（见下表）。

中国规定食品中黄曲霉霉素B₁最高允许量

食品

最高允许量／μg?kg^-1

玉米、花生及其制品

20

大米、食用油类（花生油除外）

10

其他粮食、豆类、发酵食品

5

婴儿食品

不得检出

黄曲霉毒素的发现

黄曲霉毒素是20世纪60年代才被发现的。当时，在美国东南部一些农场中，有大约 10万只火鸡不明原由地突然死亡，一时间造成了极度恐慌和不安，其震惊的程度不亚于二三年前的疯牛症！关于病因当时也弄不清，只得取名为X病，这就是英国有名的“火鸡X病”事件。后来经过食品、毒理和细菌学方面专家的通力合作，终于找出了引起火鸡大批死亡的原因：他们从饲料玉米粉中分离出一种前所未知的由黄曲霉菌产生的毒素，命名为“黄曲霉毒素”。

淀粉是白色、无气味、无味道的粉末状物质，不溶于冷水（在热水里淀粉颗粒会破裂，有一部分淀粉溶解在水里，另一部分悬浮在水里，形成胶状淀粉糊，这一过程称为糊化作用），糊化是淀粉食品加热烹制时的基本变化，也就是常说的食物由生变熟。（2）多咱植物的各部分 组织内均含有淀粉，但主要是储藏在种子及根内。考古学家发现几千年前的麦粒，仍然可以发芽，表明淀粉的结构在这样长的一段时间内，都没发生变化

三：油脂

油脂的概念：高级脂肪酸和甘油所生成的酯

说明：(1)油脂属于酯类，油脂只是甘油和高级脂肪酸所形成的酯。

(2)油脂是混合物，没有固定的溶沸点，液态的油通常认为是油酸和甘油所形成的酯，故态的脂通常认为是硬脂酸和软脂酸和甘油所形成的酯，甘油中的三个羟基可以完全被酯化，也可以部分的酯化，既可以是同种脂肪酸也可以是不同的脂肪酸。

油脂不溶于水，密度小于水，易溶于有机溶剂

师：由植物的种子榨出的油，动物的脂肪榨出的油就是我们今天学习的油脂类物质，虽然它与我们朝夕相处，大家对它的了解有多少呢？

[教师：展示油、脂肪实物，观察色、味、态]

生：观察回答 脂肪：白色、香味、固态。油：黄色（褐色）、香味、液态

[（增加实验）生甲：上讲台做油、脂肪溶解性实验。分别向盛有苯、汽油、水的三支试管中滴入少量的花生油观察，分别向盛有苯、汽油、水的三支试管中滴入少量的脂肪油观察]

生甲：（1）油脂比水轻（2）油脂易溶于有机溶剂、不溶于水。

油脂的消化与吸收

    油脂进入小肠后即和胆盐混合，胆盐能使油脂乳化成微滴，还可以使脂肪酶的活力增强，因此，胆盐是处使油脂消化的一个重要因素。小肠内接近中性的环境，也有利于脂肪酶的作用。胰液中含有消化油脂的脂肪酶，在脂肪酶的作用下，油脂被水解为甘油和脂肪酸。小肠既能吸收完全被水解的脂肪，也可吸收部分被水解或未经水解的油脂微滴，吸收后，主要经淋巴系统进入血液循环，也有小部分经门静脉进入肝脏。未被小肠吸收的油脂进入大肠后，被细菌分解成甘油和脂肪酸再加以吸收。

由淋巴系统进入血液循环中的脂肪或由甘油与脂肪酸在肝脏内合成的脂肪是与脂蛋白结合在一起运送的。脂肪在脂肪组织中，经β-脂蛋白酶水解成游离的脂肪酸和甘油，然后再合成脂肪而储存起来

油――在室温下，植物油脂通常呈液态叫做油。
 脂肪――在室温下，动物油脂通常呈固态，叫做脂肪。
油脂的合成：由多种高级脂肪酸和甘油生成的酯。

油脂的化学成分：高级脂肪酸甘油酯。

油脂的组成元素：C、H、O

油与脂肪状态不同的本质原因？
【回答】
因为“酯的熔点”的高低与其所含“烃基”饱和度的高低有关。烃基饱和度高则酯的熔点高；烃基饱和度低则酯的熔点低。（1）“油”所含“烃基”的饱和度低，则其熔点低，常温下呈液态。（2）“脂肪”所含“烃基”的饱和度高，则其熔点高，常温下呈固态。
平日家中做汤放油，油浮在水面上而不溶于水中。

衣服上的油渍能用汽油洗净。

用汽油擦洗布片上的油渍，观察现象。
振动盛有食用油的试剂瓶，观察现象。
 用手摸食用油，可以感觉到_______。
【分组探索实验】分组进行有关“油脂的物理性质”的实验。
现象：油浮在水面上而不溶于水中。
结论：（1）食用油的密度比水的密度小。
（2）食用油不溶于水。
现象：布片上的油渍能用汽油擦洗干净。
结论：食用油易溶于汽油。
现象：食用油的粘度比较大。
结论：食用油的粘度比较大。
感觉到：食用油的油腻感明显。
油脂的物理性质

a． 油脂的密度比水的密度小。

b． 油脂不溶于水，易溶于有机溶剂（如汽油）。

用于：用有机溶剂提取植物种子里的油。

c． 油脂的粘度比较大。

d． 油脂的油腻感明显。

e． 油脂本身是一种较好的溶剂，能溶解一些脂溶性维生素。

应用：进食一定量的油脂能促进人体对食物中含有的维生素的吸收。

f． 熔点：油脂熔点的高低与其所含“烃基”饱和度的高低有关。烃基饱和度高则脂的熔点高；烃基饱和度低则脂的熔点低。

油脂是人类的主要食物之一。
我们在日常饮食中应该合理摄到油脂，而且应该少吃饱和度高的油脂，多吃油脂容易患高血脂症。

油脂是重要的化工原料
“硬化油”性质稳定，不易变质，便于运输；可用作制造肥皂、脂肪酸、甘油、人造奶油等的原料。

油脂中各种脂肪酸的质量分数

油脂

饱和脂肪酸的质量分数/％

不饱和脂肪酸的质量分数/％

多不饱和脂肪酸的质量分数／％

椰子油

93

6

1

玉米油

14

29

57

棉子油

26

22

52

猪  油

44

46

10

橄榄油

15

73

12

棕榈油

57

36

7

花生油

21

49

30

红花油

10

14

76

豆  油

14

24

62

向日葵油

11

19

70

四：维生素

维生素的分类、功能和来源

维生素是维持人体正常生理机能所必需的一类低分子有机化合物，在天然食物中含量极少，在人体内含量甚微。与蛋白质、脂肪、碳水化合物不同，维生素在人体内不能产生热量，也不参与人体细胞、组织的构成，但却参与调节人体的新陈代谢，促进生长发育，预防某些疾病，并能提高人体抵抗疾病的能力。因此，维生素是人体生长和健康所必不可少的营养素。人体若缺少了维生素，新陈代谢就会发生紊乱，就会产生各种维生素缺乏病，如坏血病、脚气病、凝血病和夜盲症等。这些病看起来不是什么重症，但如不加治疗，对人体健康危害是很大的。因此，维生素既是营养品又是药品。维生素在人体内不能合成，必须从食物中摄取，但由于人体对各种维生素的需要量并不大（一般都在毫克级），只要注意平衡膳食，多吃新鲜蔬菜和水果，一般不会引起维生素缺乏症。若发生维生素缺乏症，可在医生指导下服用富含维生素的食品或维生素制剂（如鱼肝油、干酵母及维生素C、E、K等）。维生素种类多，化学性质与分子结构差异很大，其分类一般按其溶解性，分为脂溶性维生素和水溶性维生素两大类。脂溶性维生素都溶于脂肪和脂溶剂，而不溶于水，可随脂肪为人体吸收并在体内储积，排泄率不高。水溶性维生素能溶于水而不溶于脂肪或脂溶剂，吸收后体内贮存很少，过量的多从尿中排出。

重要维生素的分类、功能和来源

分 类

名称

生理营养功能

来源

脂溶
性维
生素

VA（视黄醇）

合成视紫红质，防治干眼病、夜盲症、视神经萎缩，促进生长

鱼肝油、绿色蔬菜　

VD（抗佝偻病维生素）

调节Ca、P代谢，预防佝楼病和软骨病

鱼肝油、蛋黄、乳类、酵母

VE（生育酚）

预防不育症和习惯性流产，抗氧化剂

鸡蛋、肉、肝、鱼、植物油

VK（凝血维生素）

凝血酶原和辅酶Q的合成，促进血液凝固

菠菜、苜蓿、白菜、肝

水溶
性维
生素

VB₁（硫胺素）

抗神经炎，预防脚气病

酵母、谷类、肝、豆、瘦肉

VB₂（核黄素）

预防舌及口角炎，促进生长

酵母、肝、蛋、蔬菜

 VPP（尼克酸、烟酸）

预防癞皮病，形成辅酶Ⅰ、Ⅱ的成分

酵母、米糠、谷类、肝

VB₆（砒哆醇）

预防皮炎，参与氨基酸代谢

酵母、五谷、肝、蛋、乳

VB₁₁（叶酸）

预防恶性贫血

肝、植物的叶

VB₁₂（钴胺素、辅酶B₁₂）

预防恶性贫血

肝、肉、蛋、鱼

VH（生物素）

预防皮肤病，促进脂类代谢

肝、酵母

VC（抗坏血酸）

预防坏血病，还原剂，促进胆固醇代谢

新鲜蔬菜和水果

纤维是素是白色、无气味、无味道具有纤维状结构的物质。

不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。

课题2化学元素与人体健康

目的要求：1：了解人体的元素组成；了解某些元素（如钙、铁、锌等）对人体健康的重要作用；懂得一些生活常识。

2：初步学会运用多种手段（特别是网络）查找资料，运用比较、分类、归纳、概括等方法获取有用信息；主动与他人进行交流和分享

重点：无机盐的生理功能，即一些元素与人体健康的关系。

难点：元素与人体健康的关系。

教学过程：

本课题包括人体的元素组成和一些元素对人体健康的影响两部分内容，较详细地叙述了组成无机盐的一些元素对人体健康的影响。

教材介绍了常量元素和微量元素的概念，并介绍了钙、钠、钾、铁、锌、硒、碘、氟几种元素的生理功能。为了正确理解元素对人体健康的影响，教材指出了微量元素分必需元素、非必需元素和有害元素三类，而必需元素也有一个合理摄入量问题，摄入过多、过少均不利于人体健康。这将使学生认识到，不经医生诊断，盲目食用某些元素的营养补剂是有害的

人体内主要物质的含量

化合物

质量分数/%

化合物

质量分数/%

蛋白质
糖类
脂肪

15～18
1～2
10～15

无机盐
水
其他

3～4
55～67
1

钙在人体中的存在

钙是人体含量较多的元素，仅次于氧、碳、氢、氮。成人体内含1 000g～1 200 g的钙，约占人体质量的2%，其中99%以上存在于骨骼中，1%存在于软组织、细胞外液和血液中。体液中的钙有3种形式，即离子钙、有机酸复合的扩散性钙复合物和蛋白质结合钙。

每日食中钙的供给量

组别

钙的供给量/mg

组别

钙的供给量/mg

婴幼儿
青少年
成年人

400～800
1 000～1 200
800

母乳期
绝经妇女
老年人

1 000～2 000
1 200～1 500
1 000～1 200

常见食物中的含钙量(mg/100 g)

名称

含钙量

名称

含钙量

名称

含钙量

名称

含钙量

标准米
标准粉
虾皮
瘦猪肉
瘦牛肉
豇豆
豌豆
核桃仁

10
24
200
11
6
100
84
119

瘦羊肉
瘦鸡肉
蛋黄
干酪
奶酪
腐竹
花生仁
油菜

15
11
134
900
590
280
67
140

牛奶
人奶
发菜
银耳
木耳
榛子仁
大白菜

120
34
767
380
357
316
61

紫菜
大豆
豆腐丝
青豆
黑豆
韭菜
蚕豆

343
367
284
240
250
105
93

绿色化学

绿色化学是针对传统化学提出来的一个新概念。传统化学工业在为人类创造巨大的物质财富的同时，消耗了大量的自然资源，向自然界排放了大量废气、废水和废渣，给人类赖以生存的环境造成了难以估计的破坏。绿色化学是在“废物最小化”概念指导下提出的，又称把污染消除在源头，对环境有益的化学，其特点为：（1）采用无毒、无害的原料。（2）反应在无毒、无害条件下进行。（3）化学产品应具有高度选择性，反应副产品极少，甚至实现零排放。（4）产品既满足物美价廉的传统标准，又对环境有益。

课题3    有机合成材料

目的要求：1：.了解有机化合物和有机高分子化合物的特点。

2：.知道塑料、合成纤维和合成橡胶的性能和用途。

3：.认识有机合成材料的发展对人类社会的进步所起的重要作用。

4.：了解学习化学的重要价值，培养学生关注社会和人类生存环境的情感。

重点：

难点：

教学过程：

    本课题包括有机化合物和有机合成材料两部分内容。

第一部分有机化合物中的“活动与探究”是在学生已有知识的基础上设计的，学生通过填写并分析一些具体物质的化学式、组成元素和相对分子质量，自己归纳出有机化合物和无机化合物的区别。同时，教材从有机化合物中原子之间的结合方式的不同说明了其数目异常庞大的原因。

第二部分从学生的生活经验出发，主要介绍了常见的塑料、合成纤维和合成橡胶的性能和用途，以及一些新型有机合成材料。目的是使学生充分认识化学与生活、生产的密切联系，以及材料在人类社会的发展中所起到的巨大作用，提高学生的化学素养，这是本课题的重点。教材还从结构与性质的密切关系的角度介绍了有机高分子化合物的结构特点和主要性质(热塑性和热固性)。此外，教材还介绍了治理“白色污染”的途径和方法，以培养学生关注自然和社会的责任感。

有机合成材料与学生的生活实际紧密联系。因此，可以让学生课前收集样品，查阅资料，或进行社会调查，以使学生对合成材料在生产和生活中的应用有一个直接的认识。

.虽然教材中关于有机高分子化合物的结构、性质和用途之间的关系论述不多，但教学过程中应该注意培养学生建立结构决定性质、性质在很大程度上决定物质用途的基本观点。

.要使学生树立辩证地看问题的观点，认识到虽然合成材料在人类社会的进步中起着巨大作用，但是不合理使用也会给人类带来危害，如“白色污染”。

组织教材中的讨论“使用塑料的利与弊”要体现开放性。可在课前布置学生查阅有关资料，讨论时将学生分组，还可补充除教材以外的参考论点，以增强辩论性。要注重培养学生的表达能力、合作意识，以及珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物质的观念。

应及时补充有机合成材料发展的新成就、新进展，以开阔学生的视野。

有机合成化学

这是有机化学中最重要的基础学科之一，它是创造新有机分子的主要手段和工具，发现新反应、新试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所在。1828年德国化学家维勒(F.Whler)用无机物氰酸铵的热分解方法，成功地制备了有机物尿素，揭开了有机合成的帷幕。100多年来，有机合成化学的发展非常迅速。

有机合成发展的基础是各类基本合成反应，不论合成多么复杂的化合物，其全合成可用逆合成分析法(Retrosynthesis Analysis)分解为若干基本反应，如加成反应、重排反应等。每个基本反应均有它特殊的反应功能。合成时可以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本合成反应，获得同一个复杂有机分子目标物，起到异曲同工的作用，这在现代有机合成中称为“合成艺术”。在化学文献中经常可以看到某一有机化合物的全合成同时有多个工作组的报导，而其合成方法和路线是不同的。那么如何去评价这些不同的全合成路线呢?对一个全合成路线的评价包括：起始原料是否适宜，步骤路线是否简短易行，总收率高低以及合成的选择性高低等。这些对形成有工业前景的生产方法和工艺是至关重要的，也是现代有机合成的发展方向。

复合材料

将不同功能和性能的多种材料用化学方法使其结合成一体，将产生具有某些特殊性能并优点互补的新型复合材料。复合材料主要有以下几类：

(1)聚合物基复合材料主要是指纤维增强聚合物材料。如将碳纤维包埋在环氧树脂中使复合材料强度增加，用于制造网球拍、高尔夫球棍和滑雪橇等。玻璃纤维复合材料是玻璃纤维与聚酯的复合体，可以用于结构材料，如汽车和飞机中的某些部件、桥体的结构材料和船体等，其强度可与钢材相比。增强的聚酰亚胺树脂可用于汽车的塑料发动机，使发动机质量减小，节约燃料。

(2)陶瓷基复合材料为改变陶瓷的脆性，将石墨或聚合物纤维包埋在陶瓷中，制成的复合材料有一定的韧性，不易碎裂，而且可以在极高的温度下使用。这类陶瓷基复合材料可望成为汽车、火箭发动机的新型结构材料。金属网陶瓷基材料具有超强刚性，可作为防弹衣的材料。

(3)金属基复合材料在金属表面涂层，可以保护金属表面或赋予金属表面某种特殊功能，如金属表面涂油漆可以抗腐蚀；金属表面作搪瓷内衬可制造化学反应釜；金属表面镀铬可使表面光亮；金属表面涂以高分子弹性体赋予表面韧性，可作为抗气蚀材料用于水轮机、汽轮机的不锈钢叶片上，延长其使用年限；在纯的硅晶片上复合多层有专门功能的物质可用于计算机的集成电路片。近年来出现的铝?硼纤维，其比强度为铝合金的2倍，比模量为铝合金的3.5倍，用于飞机，质量可减小23%～40%。铜?钨纤维可耐1 100 ℃～1 300 ℃的高温。其他复合材料如在醋酸纤维片上涂上氯化银及多层不同的染料化学品便成了彩色胶片。在木材上浸渍高分子单体，经引发聚合后就可制成表面光洁、内部结构增强的木材?聚合物复合材料。混凝土高聚物复合材料可使混凝土增强和增韧。总之，不同材料的复合是研究新型材料的一个发展方向。

废弃塑料的资源化

利用回收的废塑料使之资源化的方法虽然很多，但主要有如下三种：

(1)直接作为材料：这种方法常称为材料再循环(Material Recycle)。对于材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等废弃的热塑性塑料制品，可以在进行分类、清洗后再通过加热熔融，使其重新成为制品。然而收集到的废塑料制品，常常由于所用材料无法迅速辨认而给再利用带来困难。极性的聚氯乙烯与非极性的聚烯烃是不能很好混熔的，即或暂时熔在一起，也会很快破裂，而且即使是同一品种不同型号的塑料也不能发挥其应有特性，因而废塑料的分类成为再利用的关键。对于热固性塑料制品，由于它的不熔、不溶性，再利用的途径主要是把它粉碎后加入粘合剂作为加热成型产品的填料。

(2)制单体和燃料油：这是一种化学再循环(Chemical Recycle)。把聚合体再转变成单体的操作被看成是一种绝对循环，但目前只有有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)的加热分解和聚酯的醇解比较容易实现。不过，由聚烯烃类制取乙烯、丙烯等单体的工艺也在研制中。

难制成单体的废塑料则可以用来制造燃料油，其方法是将它放入外热式加热炉内，以分子筛等硅铝酸盐为催化剂，在加热到430 ℃～460 ℃时，即裂解成低分子的石油烃，再通过分馏便得到汽油、煤油、柴油等有用的液体燃料。但这时不应使用含氯、含氮类废塑料，否则会产生氯化氢、氢氰酸等有害气体，腐蚀设备和污染环境。

(3)制燃料气这是一种热再循环(Thermal Recycle)，但严格地说它不是再循环，只是有效地利用了燃烧时产生的热能而已。所用的方法实际上是类似古老的烧木炭的热裂化工艺，通过内部直接加热的内热式反应器来制造燃料气体。热裂后得到的氢和C1～C4气体烃可直接供加热燃烧。

我国制定的塑料包装制品回收标志

 (1)组成  塑料包装制品回收标志由图形、塑料代码与对应的缩写代号组成。其中图形为带三个箭头的等边三角形；0代表材质类别为塑料，塑料代码为0与阿拉伯数字顺序号组合的号码，位于图形中央，分别代表不同的塑料；塑料缩写代号位于图形下方，见下表和下图。

塑料名称、        代码与对应的  缩写代号

 聚酯              01            PET

 高密度聚乙烯        02           HDPE

 聚氯乙烯               03           PVC

 低密度聚乙烯        04           LDPE

 聚丙烯            05            PP

 聚苯乙烯          06            PS

 其他塑料代码      07            Others

塑料包装制品回收标志示例

(2)颜色  一般为黑色，也可以用其他醒目的颜色，要求均不易褪色或脱落。模塑的可以与制品颜色相同。

(3)制作  可以采用模塑、印刷或喷涂等方法，但应不损害塑料包装制品的性能。

(4)设置的数量  每件制品一般为一个，如有必要还可增加。

(5)设置的位置  一般应位于塑料包装制品明显处，如袋的正面、箱的四个侧面、瓶(桶)体外侧或底部。

    导电塑料为什么能导电

导电塑料为什么能导电？这是目前科学家们正在探讨的重要课题，并提出了一些观点和论据。比较多的科学家认为，导电塑料能导电，是由于其中掺杂了碘一类的元素起了决定作用。

聚乙炔是由碳原子和氢原子组成的，其中的碳原子利用两个电子与旁边的碳原子结合（双键结合），另一个电子与相反方向的碳原子结合（单键结合），剩下的一个电子与氢原子结合，聚乙炔就是由无数个这种结构组成的。与普通的塑料相比，碳原子由双键和单键交替组成的塑料，具有电子容易流动的性质，如果在其中加入碘等杂质，电子就会被杂质吸引，电子原来所在的位置就会出现空洞。于是，其他电子就会先后流动起来，以弥补这些空洞，从而产生了电流。

    还有些科学家从电子能带的概念来解释塑料导电的原理。电子所处的能量状态称为能带，填满了电子的能带（称为满带）是不能导电的，没有电子的能带（称为空带）也不导电，塑料在没有掺杂碘时，其原子结构中要么是完全填满了电子的满带，要么是一个空带，所以都不能导电。但掺杂了某种元素之后，原子中有些电子被释放出来进入空带，使其部分地填充电子，而从满带中逃离一些电子则使满带部分地空缺，这样就使本来不能导电的塑料具有了导电性。还有一些科学家对掺杂了碘的聚合物为什么能导电提出了新的理论，但有些问题至今还解释不清。

    导电塑料的前途

导电塑料的前途是广阔的，人们正在不断地研究和开发新产品。例如，人们期待开发通电后可以发光的导电塑料，这些材料在各种设备中有广泛的用途。再比如，科学家们开发出的聚乙炔，具有碳原子直线结合的链式结构，日本筑波大学的赤木教授则成功地合成了具有螺旋状链式结构的聚乙炔。如果使具有导电性的物质呈螺旋状，就可以制成电子零件中不可缺少的线圈和电磁铁，精密地加工螺旋状的聚乙炔，还可以制成分子大小的线圈和电磁铁。此外，研究人员正在利用导电性塑料制作分子大小的电路，进行作为计算机计算基础的二进制的研究，也许有一天笔记本电脑可以装入手表中。

化学为人类作出了巨大贡献。从人类生活到社会发展，无不与化学有关。据统计，世界上化工产品的种类已达7万种之多，化工总产值约为1万亿美元（中国约5 000亿人民币）。可以说，化学品极大地丰富了人类的物质生活，提高了人类的生活质量，改变了人类的生活方式。化学还在控制疾病、延长寿命、增加农作物品种和产量、食物的储存和防腐以及其他科学技术的发展和国防建设等方面起着不可替代的作用。

然而，化学品的生产、使用与处理，也给环境造成了较大的污染。起初人们试图通过减少废气、废水和固体废弃物的排放量来解决污染问题，而后又通过法规来对废物的处理进行管理。现在，人们已充分认识到：最佳的环境保护方法是在源头上防止污染的产生，而不是污染产生后再去治理。绿色化学作为从源头上防止环境污染的一种重要策略和手段，越来越受到人们的关注。

绿色化学是20世纪90年代出现的一个多学科交叉的研究领域。它可以诠释为环境友好化学（Environmentally Benign Chemistry），其核心内涵是在反应过程和化工生产中，尽量减少或彻底消除使用和生产有害物质。

绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年后，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的中心口号。经过十多年的研究和探索，绿色化学的研究者们总结出了绿色化学的12条原则，这些原则可作为实验化学家开发和评估一条合成路线、一个生产过程、一个化合物是不是绿色的指导方针和标准：

?污染防止优于污染形成后处理；

?设计合成方法时应最大限度地使所用的全部材料均转化至最终产品中；

?尽可能使反应中使用和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小；

?设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性；

?尽量不用辅助剂，需要使用时应采用无毒物质；

?能量使用应最小，并考虑其对环境和经济的影响，合成方法应尽可能在常温、常压下操作；

?最大限度地使用可更新原料；

?尽量避免不必要的衍生步骤；

?催化试剂优于化学计量试剂；

?化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型；

?分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质形成前加以控制；

?化工生产过程中各种物质的选择与使用，应使化学事故的隐患最小。

综观以上12条，可以看出：绿色化学提出的目标和任务不是被动地治理环境污染，而是要利用化学原理从源头消除污染。

绿色化学的研究领域十分广泛，它包括了原料和能源的选择和利用、试剂或溶剂的选择和利用、产品的选择与设计、催化剂与合成转换等等。

    一个化学反应的类型或合成路径的特性在很大程度上是由初始原料的选择决定的。一旦选定初始原料，许多后续方案即已确定，成为这个初始方案的必然结果。可见，原料的选择是十分重要的。绿色化学在这一领域的主要任务就是寻找可替代的、对环境无害的原料。比如用生物质代替石油。目前，绝大多数有机化学品是用石油作原料合成的。石油的炼制需要大量的能量，同时，石油炼制中往往需要加氧，而氧化过程是所有化学合成中污染最严重的过程。生物质则可以避免上述的不利因素。生物质包括树木、草、农作物、藻类以及其他任何通过光合作用可以生成的物质。由于生物质含有较多的氧元素，在产品制造中可以避免或减少氧化步骤造成的污染。同时，用生物质作原料的合成过程比以石油作原料的过程的危害性小得多。而且，生物质炼制中产生的新物质，还可作为石油化学炼制中的原料，进一步用于制造其他产品。

 从能源的选择上看，用生物质代替石油也是一种"绿色"的选择。石油与天然气、煤、原子能等一样，属于不可再生能源；生物质则与太阳能、水力和水热、风能、地热等一样，属于可再生能源。可再生能源的开发可以缓解或避免能源危机与环境污染给人们带来的不利影响。绿色化学不但关心原料的选择，而且还关心被选择的原料是否得到了充分利用，即是否实现了"原子经济化"或向着"原子经济化"方向努力。"原子经济化"的概念是美国化学家特劳斯特（B.M.Trost）于1991年提出的，其主要内容是化学反应应该最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分子（目标中的产物）中去，从而达到零排放（即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物）。原子经济化就好比我们要做一件衣服，既要完全合身，又要不出一点废料，虽然说起来容易，但想真正实现这一目标，还有很长的路要走，需要几代人的努力。

    在全世界，每年都要抛弃几百万吨废旧塑料，大部分丢入海洋。有些没有抛入海洋的塑料垃圾，便在陆地上形成了白色污染。白色垃圾的分解需要50年之久，这是人们始料不及的。为了减轻白色垃圾的危害，人们首先想到的是用无污染能降解的包装材料代替塑料，用良性的和安全的餐具代替塑料餐具。纸制品虽然符合要求，但造纸需要消耗大量木材，使已经不多的森林被采伐，造成地球植被的破坏。另外，最令人头痛的是，现代造纸工业仍是污染大户，它给江河湖海造成的污染一点也不亚于塑料垃圾。那么，如何解决这个难题呢？

    有些化学家把注意力集中在用淀粉制造包装材料和餐具。淀粉的优势在于：无毒、来源丰富、价格低、易降解、降解产物无毒害等。当然，化学家仍没有放弃对塑料本身采取措施以减少环境污染。塑料是由高分子化合物制造的，而高分子化合物本身是由重复的基团组成的长链分子，化学家已经找到一些方法来改变高分子化合物的结构，使它们溶解。如在高分子化合物的分子链的一定距离之间添加光敏基团，这些光敏基团在阳光的暴晒下，可以吸收辐射而使高分子化合物在此断裂，断裂以后的碎片是比较容易被生物降解的；或者在高分子化合物中引入一些基团，使它适合某些微生物的口味，这些微生物能使高分子化合物的长链分子断裂为小碎片，小碎片进一步降解就比较容易了。

绿色化学不仅将为传统化学工业带来革命性的变化，而且必将推进绿色能源工业及绿色农业等的建立与发展。国际上对绿色化学十分重视。1995年，美国总统克林顿设立了一个新奖项"总统绿色化学挑战奖"，从1996年开始，每年对在绿色化学方面做出重要贡献的化学家和企业颁奖。1999年世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。绿色化学必将在全世界的重视下继续改变化学工业的面貌，这一趋势将在本世纪更加强劲，并将出现崭新的局面。

有机物与无机物的主要区别

性质和反应

有 机 物

无 机 物

溶解性

多数不溶于水，易溶于有机溶剂

有些溶于水，而不溶于有机溶剂

耐热性

多数不耐热，熔点较低，一般在400 ℃以下

多数耐热，难熔化，熔点一般比较高

可燃性

多数可以燃烧

多数不能燃烧

电离性

多数是非电解质

多数是电解质

化学反应

一般比较复杂，副反应多，反应速率较慢

一般比较简单，副反应少，反应速率较快

问题：生活中使用最多的塑料是聚乙烯塑料（如食品袋）和聚氯乙烯塑料（如电线包皮），它们的用途各不相同。聚乙烯制成的薄膜，可作食品、药物的包装材料，而用聚氯乙烯制成的薄膜不宜用来包装食品。如何鉴别这两种塑料呢？

实验：把这两种塑料燃烧，请根据实验现象填写下表。

燃烧时难易程度

燃烧物离火后的情况

火焰特征

燃烧时的气味

燃烧时的状态

聚乙烯（食品袋）

聚氯乙烯（电线包皮）

结论：简易鉴别聚乙烯与聚氯乙烯的方法是：

无机物与有机物在性质及反应上的差别只是相对的、有条件的，不同的有机物有其特殊的性质。例如，乙醇、乙酸、乙醛、丙酮能与水以任意比互溶；四氯化碳、二氟二溴甲烷等有机物不但不能燃烧，反而可以用来灭火；乙酸及其金属盐能在水溶液中电离；三氯乙酸是一种强酸；有些反应，如烷烃的热裂解和三硝基甲苯的爆炸都是瞬间完成的，等等。

问题：家里如有一些青香蕉、绿橘子等尚未完全成熟的水果，要想把它们尽快催熟，我们怎么办呢？实验：在有机化合物中，有一种叫做乙烯（C₂H₄）的物质，它是一种植物生长调节剂，用它可以催熟果实。有趣的是水果在成熟的过程中，自身能放出乙烯气体，因此，利用成熟水果放出的乙烯气体可以催熟生水果。具体操作如下：把青香蕉等水果和熟苹果放在同一个塑料袋里，系紧袋口。同样，在另一塑料袋中放相同水果过几天后再拿出来观察、品尝，两袋中的水果变化相同吗？两袋中的现象是：