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化學平衡與生活如何聯系

發布時間:2023-04-26 22:21:39

① 生活中涉及的化學平衡有哪些具體

活中的化學平衡
生活中的化學平衡之一--怎樣吃菠菜
動畫片《大力水手》中,每當大力水手吃下一罐菠菜後就會變得力大無窮。菠菜有這樣大的作用,這是影片的誇張手法,但菠菜的確含有一定的營養成分,如維生素、鐵質等。然而,大力水手大量地吃菠菜是錯誤的。因為過量食用菠菜,會造成人體缺鈣。這個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,其學名是乙二酸,結構簡式為HOOC-COOH,味苦澀,溶於水,是二元弱酸:
HOOC-COOH=HOOC-COO-+ H+
HOOC-COO- =-OOC-COO-+ H+
草酸進入人體後,在胃酸作用下,電離平衡向左移動。以分子形式存在的草酸,從葯理上看,是一種有毒的物質,過量的草酸會腐蝕胃黏膜,還會對腎臟造成傷害,另外,草酸會跟人體內的Ca2+形成草酸鈣沉澱,使攝入的鈣質不易被利用,造成人體缺鈣。那怎樣才能吸收菠菜中的營養,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,草酸溶於水而除去,且這樣炒的菠菜沒有苦澀味。
另一種方法是把草酸轉化為沉澱,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Ca2+,可以結合100 g菠菜中的草酸(不含菠菜自身的鈣),當大部分草酸跟鈣結合,可使澀味大大降低,菜餚更加美味可口。草酸鈣進入人體,部分被胃酸溶解,溶解後形成的Ca2+仍能被人體吸收,未溶解的部分則排出體外。因此,食物中的Ca2+正好是草酸的解毒劑,豆腐中損失的鈣可以由其他食物補充。
生活中的化學平衡之二--酒精測定儀中的化學平衡
在公路上,常能見到交警攔下可疑車輛檢查,請司機向一儀器中吹一口氣,如果測定儀中橙紅色的物質變為綠色,司機就要受到處罰,因為他飲酒後駕車,違反道路交通管理條例。
酒精儀中的橙紅色物質是重鉻酸鉀,人飲酒後,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,便發生如下的反應:
Cr2O72-+ 3C2H5OH + 8H+�2Cr3++3CH3CHO + 7H2O
橙紅色 綠色
橙紅色的Cr2O72-轉化為綠色的Cr3+,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,一方面上述反應要在酸性溶液中進行,同時要防止Cr2O72-轉化為CrO42-,
即:2CrO42- + 2H+�Cr2O72- + H2O 。這就是酒精測定儀中的化學平衡。
生活中的化學平衡之三--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於水而很難洗去。油脂的化學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:(RCOO)3C3H5 + 3H2O�3RCOOH + C3H5(OH)3
這是一個可逆反應,日常生活中以洗衣粉(或純鹼)作洗滌劑,其水溶液呈鹼性,能與高級脂肪酸作用,使化學平衡向正反應方向移動。高級脂肪酸轉化為鈉鹽,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於溫水(特別是加酶洗衣粉)是由於溫度升高,洗衣粉溶解度增大,即:濃度較大。溫水有利於酶催化蛋白質等高分子化合物水解,同時蛋白質的水解、油脂的水解都是吸熱反應,適當提高水溫,會使洗滌效果更佳,但也應該注意,一味追求高水溫會降低酶的催化能力,使其失去活性,從而降低洗滌效果。
生活中的化學平衡之四--自來水消毒
近年來,某些自來水廠在用液氯消毒自來水時,還加入少量液氨,這是什麼原因呢?首先要明確液氯作自來水消毒劑的原理:氯氣與水發生反應生成鹽酸和次氯酸,其中次氯酸有強氧化性,能殺滅水中細菌,其化學方程式為:Cl2+H2O = HCl +HClO。
但是,次氯酸不穩定,受熱或見光發生分解:2HClO = 2HCl + O2↑,使得消毒時間縮短,從而降低消毒的效果。
當向氯水中加入液氨時,液氨與氯水中的次氯酸有如下反應:
NH3+HClO�H2O+NH2Cl,而NH2Cl較HClO穩定。
體系中的次氯酸同時滿足兩個平衡,其消毒殺菌後,由於濃度逐漸減小,使平衡向生成次氯酸的方向進行,當次氯酸濃度較高時,平衡向生成NH2Cl的方向移動,相當於暫時「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間。
生活中的化學平衡之五--大氣臭氧層中的化學平衡
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(實際上是臭氧的濃度高些),但它是地球生命的保護屏障。
我們知道,太陽輻射對生命危害極大的是紫外線。當太陽輻射通過臭氧層時,被吸收了約90%的紫外線,或者說把這些紫外輻射的能量轉變為熱量,使地面生命免受傷害。這其中的奧妙就在於臭氧層里存在著以下動態平衡的緣故:
O2 + O�O3
現在來分析臭氧層中這一平衡是怎樣建立的,又怎樣把紫外輻射能轉變為熱能。首先,太陽輻射把高空的氧分子分裂為2個氧原子,性質異常活潑的氧原子跟氧分子結合成為臭氧。
O2 O+O, O2+ O →O3
然後,在紫外線作用下,臭氧轉化為氧氣,並放出熱量:
2O3 3O2 + Q
這一反應被看作臭氧能吸收紫外線,即從能量角度看,相當於把紫外輻射能轉變為熱能。
臭氧分解生成的氧氣,又會被太陽輻射作用生成氧原子,氧原子又會和氧分子結合成為臭氧,臭氧又吸收紫外線分解成為氧氣…… 所以在臭氧層中,O3、O2和O處於動態平衡,構成了地球生命免受紫外線殺傷的天然屏障。
生活中的化學平衡之六--人體血液中的酸鹼平衡
人體血液的pH是一個穩定的數值,正常值是7.4±0.05。這一數值保證了在血液中進行的各種生化反應。人體新陳代謝產生的酸性物質和鹼性物質進入血液,但血液的pH仍會保持穩定,這是什麼原因呢?
原來血液中有兩對電離平衡,一對是HCO3-(鹼性)和H2CO3(酸性)的平衡,另一對是HPO42-(鹼性)和H2PO42-(酸性)的平衡。下面以HCO3-和H2CO3的電離為例說明血液pH穩定的原因。
人體血液中H2CO3和HCO3-物質的量之比為1∶20,維持血液的pH為7.4。平衡如下:
當酸性物質進入血液時,電離平衡向生成碳酸的方向進行,過多的碳酸由肺部加重呼吸排出二氧化碳,減少的HCO3-由腎臟調節補充,使血液中HCO3-與H2CO3仍維持正常的比值,使pH保持穩定。當有鹼性物質進入人體血液,跟H2CO3作用,上述平衡向逆反應方向移動,過多的HCO3-由腎臟吸收,同時肺部呼吸變淺,減少二氧化碳的排出,血液的pH仍保持穩定。
然而,當發生腎功能障礙、肺功能衰退或腹瀉、高燒等疾病時,血液中的HCO3-和H2CO3比例失調,就會造成酸中毒或鹼中毒。臨床指標:血液pH>7.35,為鹼中毒;血液pH<7.35,為酸中毒。

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