大数据应用：环境与健康在高考化学中的研究

【高考化学·考试大纲】(1)了解化学与生活、环境、生命等的关系。(2)了解“绿色化学”的重要性。(3)了解常见非金属元素单质及其重要化合物对环境的影响。

【课程标准·学业要求】(1)能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论(如酸雨和雾霾防治、水体保护、食品安全等)。(2)能列举常见的大气、水体和土壤的污染物及其危害,能说明常见污染的成因和防治措施的化学原理,能结合具体的污染问题设计简单的防治方案。能举例说明化学对环境保护的作用。(3)具有节约资源、保护环境的可持续发展意识。从自身做起,形成简约适度、绿色低碳的生活方式,科学进行固体废弃物和垃圾处理。(4)能借助国家关于安全生产、环境保护、食品安全、药物开发等方面的法律法规分析与化学有关的社会热点问题。

1.[双选]下列判断正确的是[双选](　)

A.[16 全国Ⅲ,7]次氯酸盐具有氧化性,可用于漂白织物

B.[18 全国Ⅲ,7]家庭装修时用水性漆替代传统的油性漆,有利于健康及环境

C.[17 全国Ⅱ,7]维生素D可促进人体对钙的吸收

D.[17 全国Ⅱ,7]硒是人体必需的微量元素,但不宜摄入过多

E.[14 全国Ⅰ,8]漂白粉在空气中久置变质,原因是漂白粉中的CaCl2与空气中的CO2反应生成CaCO3

2.[18 全国Ⅱ,7]下列说法错误的是(　)

A.碳酸钠可用于去除餐具的油污

B.漂白粉可用于生活用水的消毒

C.氢氧化铝可用于中和过多胃酸

D.碳酸钡可用于胃肠X射线造影检查

3.[15 全国Ⅱ,7]食品干燥剂应无毒、无味、无腐蚀性及环境友好。下列说法错误的是(　)

A.硅胶可用作食品干燥剂

B.P2O5不可用作食品干燥剂

C.六水合氯化钙可用作食品干燥剂

D.加工后具有吸水性的植物纤维可用作食品干燥剂

4.[15 全国Ⅱ,28]若要除去饮用水中超标的亚氯酸盐,下列物质最适宜的是(　)

A.明矾　B.碘化钾　C.盐酸　D.硫酸亚铁

5.[16 全国Ⅱ,7]下列有关燃料的说法错误的是(　)

A.燃料燃烧产物CO2是温室气体之一

B.化石燃料完全燃烧不会造成大气污染

C.以液化石油气代替燃油可减少大气污染

D.燃料不完全燃烧排放的CO是大气污染物之一

6.[17 全国Ⅲ,7]下列说法错误的是(　)

A.PM2.5是指粒径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物

B.绿色化学要求从源头上消除或减少生产活动对环境的污染

C.燃煤中加入CaO可以减少酸雨的形成及温室气体的排放

D.天然气和液化石油气是我国目前推广使用的清洁燃料

一、环境保护

1.大气主要污染物

大量化石燃料(主要指煤、石油、天然气)的燃烧,是产生雾霾、温室效应和酸雨天气的原因之一,不完全燃烧会造成CO污染。NOx会造成光化学烟雾,引起呼吸道疾病。用比较清洁的能源(液化石油气、天然气)代替燃油可减少大气污染。

(1)温室效应:全球化石燃料用量猛增,造成碳排放(CO2)增加,但CO2不是大气污染物。开发利用太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源,可以减少化石燃料的使用和碳排放,促进低碳生活。

(2)酸雨:酸雨是pH<5.6的雨水(一般雨水pH<7是由于溶有CO2的原因,但不是酸雨);SO2、NOx(不包括CO2)是导致酸雨形成的主要物质,所以,煤燃烧要进行脱硫脱硝(脱氮)处理。

①硫酸型酸雨的形成:

SO2+H2O==H2SO32H2SO3+O2==2H2SO4

②钙基脱硫:用CaO或CaCO3作工业燃煤的脱硫剂:

(3)机动车尾气污染:汽车尾气含有的污染物有:碳氢化合物(CxHy)、氮氧化合物(NOx)、CO、PM2.5等固体颗粒物等。在汽车尾气系统中装置催化转化器可减少CO和NO的污染:

新能源汽车有助于减少机动车尾气产生的污染,实现绿色环保。

(4)大气污染中的其他物质:

①PM2.5是指粒径不大于2.5μm的可吸入悬浮颗粒物,比胶体粒子大(胶粒1～100nm之间,1μm=1000nm);常吸附有大量的有毒、有害物质,主要来源于日常发电、汽车尾气、工业生产排放等。

②CO能和人体的血红蛋白结合使人中毒。

2.其他污染

(1)白色污染:废弃的塑料袋、塑料膜等包装材料和制品所造成的环境污染。研发可降解高分子材料,以减少“白色污染”。如微生物降解塑料。

(2)水体富营养化:含氮、磷的化合物。

(3)重金属污染:汞、镉、铅、铬(Ⅵ)等重金属离子对人健康有害,造成环境污染。电镀液和废旧电池中含有重金属,重金属离子可以用还原法、转换法、电解法和沉淀法等除去。

(4)居室空气污染物:甲醛、苯及苯的同系物、氡等。用水性漆替代传统的油性漆装修有利于健康和环境。

二、自来水的净化、漂白与杀菌消毒

1.自来水的净化

步骤:混凝→(明矾)沉降过滤→(活性炭)吸附池除味→(液氯)杀菌消毒。

(1)净水:常用明矾[KAl(SO4)2·12H2O]、硫酸铝、硫酸铁、聚合铝等作净水剂(又称为絮凝剂)。原理是:金属离子水解生成具有吸附性的胶体粒子,吸附水中悬浮杂质沉降。注意:净水作用是非氧化还原反应,不同于自来水杀菌消毒,也不同于海水的除盐净化。

(2)除味:由于活性炭有较大的比表面，能吸附有气味的气体，常用去除异味。

(3)杀菌消毒:常用液氯,Cl2+H2OHCl+HClO(强氧化性),其他的杀菌剂有:ClO2、Ca(ClO)2等。

(4)绿色环保高效净水剂:K2FeO4(高铁酸钾),既能净水也能消毒杀菌。

2.离子交换法

离子交换树脂是一类具有离子交换功能的高分子材料。分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两类。

酸性阳离子交换树脂（RH）是将溶液中的各种阳离子交换出H+离子:

碱性阴离子交换树脂（ROH）是将溶液中的各种阴离子交换出OH-离子:

串接使用后,溶液中的阳离子转变成H+,阴离子转变成OH-离子,H++OH-==H2O,最后得到的是去离子水,出水纯度高,电阻率可以达到10兆欧。

(1)离子交换过程是可逆的,一段时间后,阳离子交换树脂可用盐酸、硫酸等溶液洗脱吸附的离子;阴离子交换树脂可用氢氧化钠等溶液处理,从而使其再生。

(2)离子交换串接软化硬水时,先使硬水通过阳离子交换树脂(RH),以避免先通过阴离子交换树脂可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响树脂交换效果。

(3)离子交换树脂应用广泛。例如用于硬水软化和制取去离子水、回收工业废水中的金属、分离稀有金属和贵金属、分离和提纯抗生素等。

(4)常用的净水方法还有:①反渗透法:通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留,从而获得纯净水的方法。②电渗析法:用电势差(或电场力),使离子定向移动透过半透膜而降低的方法。

检验蒸馏水的纯度：最简单易行的方法是测定水的电导率(或电阻率)。

2.杀菌与漂白

杀菌即是杀灭病原微生物,使(病毒)蛋白质变性的方法,主要有:(1)氧化性杀菌:如二氧化氯(可用于自来水的杀菌消毒)、高锰酸钾(可用于皮肤消毒)、漂白粉、次氯酸钠溶液、漂粉精、臭氧等。(2)重金属盐:CuSO4。(3)其他方法:75%酒精,紫外线消毒、酚类(苯酚粗品用于环境消毒,制软膏用于皮肤消毒)、福尔马林(甲醛溶液)等。

漂白是与有机物中的显色基团作用,使其失去特定的颜色。漂白粉(有效成分次氯酸钙,起漂白作用的实质是HClO)、NaClO(84消毒液)、H2O2、O3等,既能用于消毒杀菌,也能用于漂白织物(氧化性)。SO2可用于漂白纸浆(非氧化性漂白)。洁厕灵（主要成分是盐酸）。

三、食品与营养物质(www.xing528.com)

1.微量元素与食品加工

(1)加碘盐:碘是人体必需微量元素,缺碘会引起甲状腺肿大。加碘盐主要是加KIO3(不是碘酸或高碘酸,这种有很强的腐蚀性)。

(2)调味剂:醋酸(CH3COOH,乙酸),蔗糖等都属于调味剂,食盐(NaCl)除作调味剂外,还可以作食品防腐剂。不能用工业用盐亚硝酸盐代替食盐,亚硝酸盐有毒(使血红蛋白中的Fe2+氧化成Fe3+)。

(3)发酵粉:小苏打(NaHCO3)用作发面包,原理是:

(4)防腐剂:苯甲酸钠(食品中)、山梨酸钾(牙膏中)。

(5)亚氯酸盐超标:在水处理后的亚氯酸盐超标对人体也有害,常用硫酸亚铁等物质除去。

2.水果或食品的保护

(1)水果的催熟与保鲜:乙烯可作水果的催熟剂,用酸性高锰酸钾吸收乙烯可起到水果保鲜的作用。乙烯产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。

(2)食品袋内的抗氧剂(或脱氧剂):铁粉。一些化学发热器(如暖宝宝)是铁粉和碳粉等混合物,形成“金属-空气”的原电池反应。

(3)食品袋内的干燥剂,应是无毒、无味、无腐蚀性的易吸水性的物质:如生石灰(CaO)[区别:熟石灰和石灰石],硅胶(物理吸附),无水氯化钙(吸水后得到的CaCl2·6H2O,失去干燥效果),甚至用有吸水性的植物纤维,不能用P2O5(吸水后转变成有腐蚀的H3PO4)。

3.有害健康的物质

(1)聚氯乙烯塑料制品不能用于食品的包装,聚乙烯可作食品的包装。

(2)铝制容器保存食物:不能用铝制容器蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物,也不宜直接放含NaCl的腌制品(氯离子存在时,铝表面的氧化膜易被破坏,Al2O3→AlCl3);铝离子对健康有害(老年痴呆症)。

(3)甲醇:甲醇有毒,假酒或工业酒精中含有甲醇,饮用后会导致双目失明,甚至死亡。

4.营养食物

(1)糖类:包括多糖、低聚糖、单糖。注意:纤维素(属于多糖)在人体内不水解,不被人体所吸收,主要是加强胃肠蠕动,有通便功能,因而不是营养物质。

(2)油脂:食用一定量的油脂能促进人体对某些维生素的吸收。

(3)蛋白质:①蛋白质盐析:加入一些浓的无机盐[如:(NH4)2SO4或Na2SO4]能降低蛋白质的溶解度从而析出的过程。盐析是可逆变化,可用于蛋白质的分离提纯。②变性:强酸、强碱、重金属盐(Cu2+、Pb2+等)、甲醛、加热等条件,使蛋白质发生凝结失去活性,变性不可逆。变性原理可以用于消毒杀菌。但福尔马林(甲醛的水溶液)用于标本防腐(变性原理),不能用作食品的保鲜剂。

(4)维生素:维生素C有还原性,可用作抗氧剂或脱氧剂。蔬菜含有维生素C,加热会被氧化损失。

(5)淀粉、纤维素和蛋白质属于天然高分子化合物,油脂不属于高分子化合物。

5.回收利用

(1)“地沟油”(油脂)可制肥皂或生物柴油。

(2)植物秸秆可用于制造酒精。

四、医药与药物

1.抗酸药物:治疗胃酸(主要成分盐酸)分泌过多的常用药物有:氢氧化铝(胃舒平),小苏打(NaHCO3)等,但NaOH、Na2CO3由于碱性较强,不能作抗酸药物的内服剂。

2.医用酒精:体积分数为75%乙醇溶液,皮肤外用消毒剂(使蛋白质变性,非氧化还原反应),可加入碘配成碘酒(碘酊)。

3.医用钡餐剂(BaSO4),服于体内作X-射线检查肠胃道疾病的造影剂(BaSO4既不溶于水,也不溶于稀酸)。BaCO3不能用造影剂(BaCO3能溶于胃酸,生成Ba2+有毒)。BaSO4也称为重石,BaCO3也称为毒重石。

4.补钙、补锌:补钙药物葡萄糖酸钙(锌)可由葡萄糖合成。

5.补血剂:主要成分硫酸亚铁。

6.“血液透析”利用了胶体的性质。服用阿司匹林(水杨酸)反应时,用NaHCO3溶液解毒。

【考型1】环境保护

1-1.[16 江苏,1]大气中CO2含量的增加会加剧“温室效应”。下列活动会导致大气中CO2含量增加的是(　)

A.燃烧煤炭供热　B.利用风力发电

C.增加植被面积　D.节约用电用水

1-2.下列叙述不正确的是(　)

A.[16 浙江,7]纳米铁粉可以高效地去除被污染水体中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金属离子,其本质是纳米铁粉对重金属离子有较强的物理吸附

B.[14 浙江,7]氨氮废水(含NH4+及NH3)可用化学氧化法或电化学氧化法处理

C.[14 天津,1]大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素

D.[14 天津,1]含重金属离子的电镀废液不能随意排放

【考型2】自来水的净化、漂白与杀菌消毒

2.下列叙述正确的是(　)

A.[16 江苏,3]SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆

B.[16 江苏,3]Fe2(SO4)3易溶于水,可用作净水剂

C.[17 江苏,3]ClO2具有氧化性,可用于自来水的杀菌消毒

D.[14 江苏,4]漂白粉在空气中不稳定,所以可用于漂白纸张

【考型3】食品与营养物质

3-1.[14 福建,6]下列有关物质用途的说法正确的是(　)

A.生石灰用作食品抗氧化剂

B.盐类都可用作调味品

C.铝罐可久盛食醋

D.小苏打是面包发酵粉的主要成分之一

3-2.下列叙述不正确的是(　)

A.[14 四川,1]乙烯可作水果的催熟剂

B.[14 四川,1]硅胶可作袋装食品的干燥剂

C.[四川高考]葡萄糖可用于补钙药物的合成

D.[天津高考]纤维素在人体内可水解为葡萄糖,故可做人类的营养物质

【考型4】医药与药物

4.[双选]下列叙述不正确的是(　)

A.[15 天津,1]服用阿司匹林出现水杨酸反应时,用NaHCO3溶液解毒

B.[16 浙江,7]Ba2+浓度较高时危害健康,但BaSO4可服于人体内,作为造影剂用于X-射线检查肠胃道疾病

C.[北京高考]Al(OH)3、Na2CO3均可用做抗酸药

D.[天津高考]酒精能使蛋白质变性,可用于杀菌消毒

E.[18 江苏,3]NaHCO3受热易分解,故可用于制胃酸中和剂

考试中解答环境与健康类的题目时,注意以下几点：

1.注意题干中的引导语:如“过度开采”、“超标使用”,“过量使用”,“烟雾不会引起疾病”等,本身就是错误行为。

2.找出题干中与化学知识相关的描述,联系有关物质的性质进行分析,如溶解性。

3.联系物质在实际中的功能和用途来分析,如用作食品的添加剂可以通过是否有色、有气味,是否能溶于水来区别。

4.在叙述中,分析是否为因果关系的判断,如果是因果判断,前后要遵循一定的逻辑关系。