普通高中课程标准实验教科书 化学 选修1 化学与生活 人民教育出版社课程教材研究所编著 化学课程教材研究开发中心 ④人人点属社
目录 引言 第一章关注营养平衡 第一节生命的基础能源—糖类 第二节重要的体内能源—油脂 第三节生命的基础蛋白质 3 第四节维生素和微量元素 归纳与整理 24 第二章促进身心健康 26 第一节合理选择饮食 28 第二节正确使用药物 归纳与整理 40 第三章探索生活材料 42 第一节合金 44 第二节金属的腐蚀和防护 49 第三节玻璃、陶瓷和水泥 54 第四节塑料、纤维和橡胶 61 归纳与整理 68 第四章保护生存环境 70 第一节改善大气质量 第二节爱护水资源 83 第三节垃圾资源化 91 归纳与整理 附录1我国居民膳食中某些元素每日的适宜摄入量或推荐摄入量 99 附录Ⅱ1环境空气质量标准 100 附录Ⅲ我国生活饮用水水质标准 101 元素周期表
引言 人类的生活大致可分为精神生活和物质生活两个方面,物 质生活离不开物质,精神生活也离不开物质。例如,如果没有 纸和印刷术的发明、乐器和演播器材以及技术的发明和不断完 善等,人类在精神生活方面就不可能获得如此丰富的享受。所 以,人类生活质量的提高是以物质的极大丰富和多样化为前提 的。由于自然界所能直接提供的物质的品种和数量无法满足人 类不断增长的需求,所以人类从诞生之日起,改造原有物质和 制造新物质的活动就一直没有停止过。通过这些活动,人类发 现了许多实际而有效的化学过程。例如,烧制陶器、炼制青铜 和冶炼钢铁等,它们在人类社会的发展史上都起着里程碑的作 用。通过这些活动,经过长期的经验积累,也促进了化学的形 成和发展。 由于化学是以物质的组成、结构、性质和应用为主要研究 对象的一门科学,改造原有物质和制造新物质就成了化学的主 要研究内容。例如,从矿石中提炼出各种各样的金属,使我们 有了火车、轮船和飞机;用煤或石油制造出数以千百计的化工 原料,使我们有了形形色色的塑料、纤维和橡胶;通过化学过 程,从稳定而平凡的水得到氢制成燃料电池以驱动汽车等,无 不与化学的发展以及化学工作者的辛勤劳动有关。所以,人们 在享受现代文明生活的同时,不要忘记化学,应当由衷地感激 化学。 由于地球上物质资源分布的不均衡和资源的过度开发等 特别是新物质种类和数量的急剧增加使得地球上物质分布不均 衡的程度日益严重。当以上过程远远超过自然界自我调节能力 的时候,便出现了众多环境问题。应当看到,环境问题的出现 和持续恶化,是人类忽视了应当与环境保持和谐关系的结果, 也是人类社会片面而且过分追求高质量物质生活的结果。不能 责备那些无生命、无意志的化学物质的存在,更不应当抱怨那 些发明或生产这些物质的化学家和生产人员。因为这是非常不 公平的。 在化学家看来,物质固有的性质是由它的组成、结构和所 处的状态决定的。物质的变化是组成原有物质的各种原子重新 引言
组合的过程。但是它们的组合方式和过程并不是随心所欲的, 通常要受到体系能量、分子的化学结构和反应条件的严格控 制。因此,只有化学才能够担负起既要满足人类物质生活不断 提高、又要防止环境问题的产生和恶化的要求,从而导致了绿 色化学的提出和其内涵的持续扩展。绿色化学倡导物质的生产 与消费应当与人类社会可持续发展所需的物质环境相适应。它 的提出,进一步证明了化学与人类社会生活密不可分的关系。 关心人类健康(包括预防和治疗疾病)是化学的另一项重 要任务。人类寻找和研制药物的实践活动,可以追溯到远古时 期。由于病原体的种类和特性能够随着时间的推移而不断地繁 衍,所以,发明和研制新药的工作一直是化学研究和开发工作 中的热门课题。不过,过分依赖药物而忽视增强人体自身免疫 能力的倾向是错误的。对于人类特别是青少年来说,依靠科学 的体育锻炼、合理的饮食和健康的生活习惯,在品德和学业不 断进步的同时,持续增强自己的体魄、提高自身的免疫力是最 重要的。通过《化学与生活》课程的学习,可以使你们增加许 多关于营养和保健的知识,但是,请千万不要忘记“生命在于 运动”这个真理啊! 言
水55%-67% 蛋白质15%~18% 其他1% 脂肪10%-15 无机盐3%一4% 糖类1%-2% 第一章 关注营养平衡 生命本身就是一种奇迹。只要走进大自然,无论是公园、农田、森林、草原,还是 崇山峻岭、江河湖海,你们都会发现有多种多样数不清的动物和植物。生命要为生存而 感激太阳,同时也要感谢把能量转化为生命物质的化学过程。 你们可能已经知道化学与生活的关系有多么密切。在这一章,你们将要学习涉及生 命基础的一些重要物质,以及它们在人体内发生的一些化学反应的知识,如糖类、油脂 蛋白质、维生素和微量元素等。希望学了本章以后,有利于你们全面认识饮食与健康的 关系,养成良好的饮食习惯
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1生命的基础能源—糖类 学与问 如果有人问“今天你吃糖了吗?”你将怎么回答? 糖类是绿色植物光合作用的产物,对于人类和大多数动物来说,属于最基本也是最廉 价的能量来源。在我国居民的食物构成中,人们每天摄取的热能中大约有75%来自糖类。 淀粉(粮食中的主要成分)就属于糖类。 表11含糖食物与含糖量 食物 大米、面粉、 蔗糖 苹果、桃、 粉丝等 玉米等 葡萄等 含糖量 100% 85%~95% 70%~80% 9%~12% 糖类是由C、H、O三种元素组成的一类有机化合 物,糖类也叫做碳水化合物,原因是它们的化学组成大多糖类 carbohydrate 符合通式Cn(H2O)m。例如,葡萄糖(CH2O3)、蔗糖 (C2H2O1)、淀粉(C4H10O)n和纤维素(CH12O)。等 都是糖类。 。资料卡片 “碳水化合物”只是一种历史沿用的叫法,这个名称并 不能真实反映糖类的组成和结构特征,这从以下几点可以 看出。 糖类并不是碳原子的水合物,即糖类中的氢原子与 氧原子并不以水分子的形式存在。 有些糖的组成并不符合通式C(H2O),如鼠李糖 (C4H12O3)。 有些组成符合C(H2O)m的物质,如甲醛 (CH2O)、乙酸(C2HO2)并不属于糖类。 图1-1富含葡萄糖的食物 4第一章关注营养平衡
、葡萄糖是怎样供给能量的 葡萄糖是最重要、最简单的单糖,在自然界中分布十分广泛,存在于葡萄等带甜味的 水果里。 葡萄糖的分子式是C4H2O,是一种白色晶体,有甜 味,能溶于水。 葡萄糖 glucose 1.葡萄糖的还原性 实验1- 在洁净的试管里加入1mL2%AgNO溶液,然后 边振荡试管,一边逐滴滴入2%稀氨水,到最初产生的沉 淀恰好溶解为止(这时得到的溶液叫做银氨溶液)。再加 入lml.10%葡萄糖溶液,振荡,然后放在水浴中加热 3~5min,观察现象。 从实验可以看到,试管内壁有银镜生成,这说明葡 图1-2实验生成的银镜 萄糖具有还原性,它是一种多羟基醛,其中的—CH 是醛基,葡萄糖的结构简式为: CH, OH-CHOH-CHOH-CHOH-CHOH-CHO 为了更好地理解葡萄糖的还原性,还可把葡萄糖的结构简式写成CHOH(CH)CHO 则上述反应可以表示为: 2Ag(NH3)2OH+CH2 OH(CHOH), CHO 氢氧化二氨合银 -2Ag,+CH: OH (CHOH), COONH,+3NH+H,O 葡萄糖酸铵 2.葡萄糖是人体内最重要的供能物质 粮食中的糖类在人体中能转化成葡萄糖而被吸收。一部分葡萄糖在体内被氧化分解, 最终生成二氧化碳和液态水,同时释放出能量(1g葡萄糖完全氧化,放出约15.6kJ的 能量) CH12O(s)+60(g)--6CO(g)-+6H,O(D) 另一部分葡萄糖被肝脏、肌肉等组织合成糖原而储存起来。当血液中的葡萄糖(叫做 血糖,正常人的血液中血糖的质量分数约为0.1%)低于正常值时,肝脏中的肝糖原可以转 变成葡萄糖,并且补充到血液中,以维持血糖浓度的相对稳定。肌肉中的肌糖原是肌肉内 第一节生命的基础能源—糖类5
能量的储备形式之一,它的含量与人体运动能力有密切关系。运动时需要供能,机体首先 消耗糖,肌糖原经过几步反应转化为葡萄糖,然后氧化释放出能量,供给肌肉运动使用。 糖供能的优点是易于消化吸收,易于被利用。人体的糖储备直接影响人体的运动能力。 还有一部分葡萄糖可以转变成脂肪,储存在脂肪组织中。因此,过多食用糖类如淀粉 等容易使人发胖 面导视野 糖尿病的检测 糖尿病患者的血液和尿液中含有过量的葡萄糖,含糖量越高,病情越重。因此,可以 测定血液和尿液中葡萄糖的含量来判断患者的病情。血糖的检测应去医院用专门的仪器进 行,而尿糖则可以在家中由患者使用特制的糖尿病试纸进行自我检测(注意,治疗糖尿病 的最终目的是要控制血糖,而尿糖检测只是为了粗略地了解血糖水平)。测定时,将尿糖 试纸浸入尿液中,约1秒钟后取出,在1分钟内观察试纸的颜色,并与标准比色板对照 即能得出测定结果。 资料卡片 蔗糖和麦芽糖 日常生活中的白糖、红糖、冰糖等都是蔗糖。蔗糖是 一种无色晶体,溶于水,是重要的甜味食物。它的分子式 为CH2O1,是一种二糖。蔗糖存在于不少植物体内,其 中以甘蔗(含糖质量分数为11%~17%)和甜菜(含糖质 量分数为14%~26%)的含量为最高。在生物催化剂(酶) 作用下,蔗糖发生水解反应,生成葡萄糖和果糖: C12H2O1+HO能一CH1Ox+CH2O 蔗糖 葡萄糖果糖 饴糖的主要成分是麦芽糖(C2H2Oh1),它也是一种二 糖,在硫酸催化下,也能水解: 催化剂 图13丰收在望的甘蔗 CrHzOutH o .-2C H: O 麦芽糖 葡萄糖 二、淀粉是如何消化的 淀粉主要存在于植物的种子或块根里,其中谷类含淀 粉较多。例如,大米含淀粉约80%,小麦含淀粉约70%,淀粉 starch 马铃薯含淀粉约20%。 淀粉是一种重要的多糖,其分子式为(CH0O)n,其中的n值为几百到几千。淀粉 6第一章关注营养平衡
是一种相对分子质量很大的天然高分子化合物 淀粉虽属糖类,但它本身没有甜味,是一种白色粉 末,不溶于冷水。在热水里淀粉颗粒会膨胀,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。 糊化是淀粉食品加热烹制时的基本变化,也就是平时所说 的食物由生变熟。淀粉进入人体后,一部分淀粉受唾液所 含淀粉酶的催化作用,发生水解反应,生成麦芽糖;余下 的淀粉在小肠里胰脏分泌出的淀粉酶的作用下,继续进行 图1-4淀粉类食品 水解,生成麦芽糖。麦芽糖在肠液中麦芽糖酶的催化下, 水解为人体可吸收的葡萄糖,供人体组织的营养需要。 △ 淀粉在体内的水解过程可以表示如下: (CH10O)n→(C6H10O3)n→C12H2O1→CH2O3 淀粉没有还原性,不能发生 淀粉 糊精 麦芽糖葡萄糖 银镜反应 淀粉也可以在酸的催化作用下逐步水解,最终转化为“加热时,硫酸可化淀粉的 葡萄糖 水解,产生葡萄糖 葡萄糖能发生银镜反应 (CH2O3),+nH2O、化,CH2O 淀粉遇碘变成蓝色 淀粉 葡萄糖 可以采用对照实验的方法 淀粉的水解 建议你自己设计实验方案,试验淀粉能不能水解,水 解的条件和产物是什么,怎样判断淀粉是否水解了。以下 方法可供参考。 1.在试管1中加入0.5g淀粉和4mL水,在试管2 中加入0.5g淀粉和4mL20%的H2SO4溶液。加热试管 3-4 min 2.用碱液中和试管2中的H2SO1溶液,把一部分溶 液倒入试管3中。 图1-5向盛有淀粉和水的试管中加 3.向试管1和试管2中加入几滴碘溶液,观察现象。 入碘水(左);向淀粉水解 4.向试管3中加入新制的银氨溶液,稍加热,观察 后的试管中加入碘水(右) 现象并完成下表。 试管1 试管2 试管3 实验现象 结论 化学方程式 第一节生命的基础能源—糖类7