【精品】高中化学(大纲版)第一册 第六章 氧族元素 环境保护 第一节氧族元素(备课资料)

●备课资料

1.黑色食品“俏”于硒

20世纪末，受国际食品消费潮流的影响，在我们国家也刮起了一股“黑色食品热”，一时间，黑米、黑豆、黑芝麻和黑木耳等具有黑颜色的食品走俏市场。

黑色食品“得宠”，是因其具有较好的保健功效，具有一定的抗癌作用，而这些作用又来自它所含有的丰富的微量元素——“硒”。医学研究证明，人的癌症发病率与该地区的硒水平(土壤中的硒含量、食物中的硒含量和人血中的硒含量)之间呈反比关系。据调查，在我们肺癌发病区，健康人的血硒水平为0.088 ppm，癌症患者为0.070 ppm，而低病区健康人则高达0.123 ppm。科学研究还发现，血清硒的下降会导致心肌损伤，同时还发现心脑血管疾病患者100%缺硒，因此，在人体必需的多种元素中，硒被誉为“生命火种”。

硒的生理作用是：(1)刺激机体，增强免疫功能，促进抗体的生成，这对癌症的预防和治疗都有积极作用；(2)作为一种较好的抗氧化剂，有助于消除体内生成的各种自由基，而自由基可以造成基因突变导致癌症的发生；(3)有助于抑制癌细胞DNA的合成，以阻止癌细胞的分裂与生长，抑制致癌物活力并加速解毒，甚至使恶性细胞发生逆转；(4)能抗汞、镉、砷等重金属污染物的毒性；(5)保护染色体，使之少受损伤；(6)营养和修补心肌，调节人体微循环代谢系统，从根本上防止心脑血管疾病。

黑色食品中，硒含量较其他食品多，经常食用对抗癌具有明显的作用，除此之外，肉、海产品、芦笋、蘑菇、大蒜也是硒的良好来源。

需要注意的是，摄入的蛋白质和脂肪会影响硒的功效。常常吃一些高蛋白食物，或食物中有较多的不饱和脂肪酸，那就需要补充较多的硒，才能使其发挥作用。

2.臭氧的应用

自发现臭氧以来，科学家们做了大量的研究，发现臭氧具有以下奇特作用：强氧化、高效消毒、催化等。

(1)自来水、饮用水消毒、净化

人们对臭氧消毒、饮水灭菌极感兴趣，这是由于用臭氧消毒不存在任何对人体有害的残留物(如用氯消毒，有致癌的卤化有机物产生)，解决了饮用水的消毒质量问题。

(2)臭氧消毒灭菌

臭氧是一种高效、快速消毒灭菌剂，它的氧化能力高于氯一倍，灭菌比氯快600～3000倍，甚至几秒钟内可以杀死细菌，使用方便，不产生二次污染。

(3)高效快速臭氧水消毒灭菌

臭氧水对各种致癌微生物均有极强的灭菌作用。臭氧在水中不稳定，时刻发生氧化还原反应，产生十分活泼、具有强烈氧化作用的单原子氧、臭氧化物离子团、过氧化离子团、过氧化氢、羟基等。羟基氧还原电位相当于氟的氧化能力，当水中臭氧浓度达到0.3～4 ppm 时，臭氧水几乎成为万能消毒灭菌水剂，更可取的是这种消毒灭菌剂对细菌、病毒、芽胞等灭菌率均为100%。

(4)污水处理

臭氧可以用于水中污染物的氧化分解：脱色、脱臭、杀菌、灭藻与病毒灭污；清除酚、氰、农药、铁、锰及硫化物；清除石油制品及合成洗涤剂，清除水中致癌物质，降低水中BOD、COD等。臭氧在污水中有特殊处理效果，是一种“万能”水处理剂。

(5)食品保存、防腐

高温、高湿季节各种食品受丝状菌、酵母菌等繁殖，使食品腐败。应用臭氧对肉食、糕点、乳酪、鱼虾、水果及蔬菜防腐保存、保鲜；也可用于食品加工过程消毒、灭菌，长期保存。

(6)脱色除臭

臭氧是理想的强氧化剂、催化剂，在食品油脂化工、化妆品生产过程中除臭、脱色作用十分显著，亟待人们去开拓更广阔的应用领域。

3.臭氧与光化学烟雾

人类在享受着工业文明的同时，也遭受着空气污染的侵害，来自于汽车尾气的有害气体：一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物(NO x)和一些碳氢化合物，它们在空气中形成所谓的“光化学烟雾”，让人类饱受痛苦。

光化学烟雾的形成，主要是由于汽车废气中的NO2受阳光紫外线照射后，放出氧原子，

紫外光NO＋O，而生成的游离的氧原子非常活泼，又和空气中的氧分变成NO，即NO2?

?

?

?→

子结合，变成臭氧分子，即O＋O2?→

?O3，结果导致地面臭氧浓度的超标。地面不同高处的O3对环境的作用不同：高空O3层可以吸收太阳射向地球的大量紫外线，使地球上的生物免受紫外线的伤害，但地面O3浓度的超标，会迅速而强烈地刺激人体呼吸系统，引起易感人群的疾病发作，甚至造成死亡。

臭氧分子及氧原子，都能使汽车废气中的一些碳氢化合物氧化，变成乙醛，乙醛本是一种无色液体，但很易挥发，沸点只有20.8℃，它的蒸气具有刺鼻的气味，能强烈地刺激人眼，造成流泪、红肿。另外，NO、NO2、碳氢化合物经过许多复杂的化学反应而产生氧化剂，也对人体造成伤害。像这种大气中的烃类及氮氧化物(NO x)在阳光中紫外线照射下，发生光化学反应，生成臭氧和其他氧化物，结果造成烟雾污染大气的现象，被称为“光化学烟雾”。世界上第一例光化学烟雾发生在美国的洛杉矶，曾使400多人死亡，许多人得了红眼病。日本、英国等国家也曾发生过危害严重的光化学烟雾事件。为此，人们采取了若干措施，如改燃天然气；制定汽车尾气排放标准并严加监控等。

保护环境，保护地球，是全人类的呐喊；还我蓝天，还我白云，是全世界的呼唤，世人需要携起手来，共同保护人类的家园。

4.臭氧（O3）

臭氧是由氧分子离解为氧原子，氧原子再与氧分子结合而成的一种无色剧臭的气体。自然大气中臭氧的含量很少，而且随高度分布不均匀，近地面较少，从10千米开始逐渐增加，在20~25千米高度处达最大值，形成明显的臭氧层，再向上又逐渐减少，到55~60千米高度上就很少了，臭氧能大量吸收紫外线。

5.氟利昂

氟利昂是含有一个或多个氟原子的卤代烃的商标名称Freon的译音，最早产品是氟氯烷，英文缩写为CFC。它是由美国人托马斯·米德奇雷于1925年发明的，1930年美国杜邦公司设厂生产，1960年后大量使用。由于CFC化学性质稳定，沸点低，在适当压力下易液化，对人毒性不大，所以被广泛用作致冷剂；在杀虫剂喷雾罐中加入少量液体氟利昂，就能为罐内提供均匀压力，所以又广泛用作喷雾罐中的发射剂；它也是泡沫塑料生产中的发泡剂（冰箱中保温层用的就是这种塑料）以及电子工业中的溶剂。据联合国环境规划署估计，全球每年生产氟利昂200万吨，其中大部分最终被释放到大气中。

6.臭氧层的破坏与“补天计划”

（1）臭氧层——地球的保护伞

地球是太阳系中唯一有生命的行星，这除了因为地球上有适宜的温度和水外，还因为它的周围裹着厚厚的大气层。其中臭氧大量存在于距地表12~35千米的高空（包含在平流层内），形成臭氧层。这层臭氧能阻挡紫外线对生物的伤害，是地球上生物的保护伞。科学证明，当紫外线透入人体或其他生物组织时，它首先被蛋白质或核酸（如DNA）吸收，它所

含有的高能量能破坏这些分子的化学键。所以紫外线对生物组织具有巨大的破坏力，诱发突变，并且可以引起癌变。当紫外线通过正常情况下的大气层（当然含臭氧层）时，对生物体杀伤力最强的那部分紫外线被臭氧层吸收了。

（2）“破天”的主要元凶——氟利昂

据研究，一个氯原子可与10万个O3分子发生连锁反应，从而破坏臭氧层。氯原子最后可与氢结合成氯化氢（HCl）脱离平流层，最终可随降水（酸性降水）返回地面。然而这个过程是非常缓慢的，因此在平流层中的氯能在较长时期内不断破坏臭氧层，从而使更多的紫外线穿透大气层，危害人类和其他生物。除氟利昂外，造成大气臭氧层破坏的因素有很多，如氮氧化物、四氯化碳、甲烷等。美国、俄罗斯等国的专家在研究后认为，自然原因也会引起臭氧层的破坏，他们分别提出了“电子雨轰击说”“低温说”“火山喷发说”等观点。

（3）研究表明，大气中臭氧量减少1%，到达地面的有害紫外线约增加2%

有害紫外线大量辐射地面，主要危害是：皮肤癌增加。UV—B紫外线损害人类皮肤细胞中的DNA，是皮肤癌发病的主要原因之一。研究数据表明，纬度越低皮肤癌的发病率越高，白内障病增加。臭氧层每减少1%，白内障患者增加0.6%~0.8%，而且，患白内障的年龄也将提前。机体免疫能力下降。紫外线还会使人的免疫能力下降，对病菌、病毒的抵抗能力降低。对海洋生物的影响：海洋浮游植物在海面吸收二氧化碳，进行光合作用，容易受到多量紫外线的危害，从而威胁到海洋生态系统的平衡。对植物的影响：紫外线增加会影响植物的光合作用、生长（高度、叶的面积、干燥重量）、开花等，还会使农作物品质下降（比如脂肪、蛋白质的含量等），使农作物减产导致粮食危机。臭氧吸收太阳紫外线，是平流层的主要热源，是平流层大气循环的动力。对流层的各种气象现象与平流层的变化密切相关。臭氧层的耗竭将导致平流层温度下降，会对全世界的气候产生重大影响。气候的变化又会影响农业生产和生态系统，产生恶性循环。

（4）“补天”计划

保护臭氧层最有效的方法就是尽快停止生产和使用氟利昂和哈龙类人工物质。自从人类第一次发现南极上空的臭氧空洞后，就开始了举步维艰的现代“补天计划”：1985年第42届联大通过一项决议，呼吁各国采取措施保护臭氧层；1985年，20多个国家签署了保护臭氧层的维也纳国际公约；1987年在加拿大的蒙特利尔召开了有46个国家参加的保护臭氧层国际大会，通过了世界上第一个关于控制氯氟烃使用量以保护臭氧层的条约——《蒙特利尔议定书》；1992年11月在哥本哈根举行的《蒙特利尔议定书》第四次缔约国会议上规定，工业化国家到1995年12月31日停止生产氯氟烃，已签字的发展中国家则有10年的宽限期，到2005年停止生产，至1994年底，全球共有146个国家签署了这项议定书。我国是发展中国家，也是上述条约的签字国，为了保护人类的生存环境，决定于2005年停止使用氟利昂。目前，全球氯氟烃产量连年保持下降的趋势。然而，这些计划的执行仍将面临以下挑战：①发展中国家氟氯烃产量虽比工业化国家低得多，但对这些化学品的需求量却明显增加。②为了帮助发展中国家减少和消除氟氯烃，工业化国家建立了帮助他们开发替代氟氯烃产品技术的基金。但是，基金捐助国家并没有兑现它们的承诺。缺少资金和技术，是发展中国家减少氟氯烃生产所面临的主要困难。③日益猖獗的“氟氯烃黑市”也是一个阻碍因素。

各国积极开展替代品和替代技术的研究，也是现代“补天计划”的一项有效行动。例如目前国内市场上出售的“无氟冰箱”就是指不用氟氯烷（CFC）作致冷剂的冰箱，而代之以HFC（含氢氟烃），用的发泡剂是HCFC（含氢含氯氟烃），是第二代氟利昂。但HCFC对地球的温室效应却是二氧化碳的1000~12000倍，所以它也不是理想的东西。HCFC因含有氯，对臭氧层仍有破坏作用，但程度低于CFC，因此《蒙特利尔议定书》规定，发达国家将在2020年原则上禁止使用HCFC。总之，许多国家在开发新产品和新技术方面已在行动，对臭氧层的自动“愈合”具有很大的推动作用。

根据世界气象组织的数据，尽管世界上许多国家作出了努力，但目前大气中氯的浓度降低到臭氧洞出现前的水平，大约需要半个世纪的时间，臭氧层保护任重而道远。

7.双氧水可用作伤口消毒

由2个氢原子和2个氧原子组成的过氧化氢分子（Ｈ2O 2），其水溶液叫双氧水。双氧水是无色有刺鼻臭味的液体。医用双氧水浓度为3%，主要用作伤口消毒。

双氧水为何会有这样的作用呢?这是因为它是一种活泼的氧化剂，当它与组织和脓液相遇时，便会立即分解，产生水和新生态氧：Ｈ2O 2?→?Ｈ2O ＋［O ］

，这种新生态氧是尚未结合成分子的原子氧，它具有极强的氧化能力，当它与细菌相遇时，便能破坏细菌体组织，致死细菌，所以具有极强的灭菌力。医学上用它来作为伤口消毒剂，能达到良好的消毒效果。

●综合能力训练题

1.0.05 mol 某单质与0.8 g 硫在一定条件下完全反应，该单质可能是

A.H 2

B.O 2

C.K

D.Zn 解析：0.8 g 硫即为2mol g 32g

8.0-?=0.025 mol ，与0.05 mol 某单质在一定条件下反应，说明

该单质与硫反应按计量数2∶1进行，对照选项，C 项符合。

答案：C

2.把单质硫和强碱(如NaOH)溶液加热至沸腾，反应后，硫转化为Ｓ2－和ＳO -23，则反应

的S 和生成的Ｓ2－和ＳO -23的物质的量之比为

A.2∶１∶１

B.３∶２∶１

C.３∶１∶２

D.４∶１∶３

解析：据题可知硫和强碱在加热条件下，发生了氧化还原反应，利用题中提供的信息可以写出发生反应的化学方程式：３Ｓ＋６N ａO Ｈ===２N ａ2Ｓ＋N ａ2ＳO 3＋３Ｈ2O ，由方

程式可知参加反应的S 和生成的Ｓ2－

、ＳO -23的物质的量之比为３∶２∶１。 答案：B

3.地球外层空间存在着少量的臭氧和氧原子，该臭氧层的存在能吸收和阻挡太阳光中有害的强烈的紫外线辐射，然而人为的大气污染物会破坏臭氧层，如超音速飞机排放物中氮的氧化物(NO 和NO 2)，它们和O 3和O 发生如下反应：O 3＋NO===NO 2＋O 2，O ＋NO 2===NO ＋O 2，这两个反应反复循环，总反应式为 。由此可见氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起了 作用。

答案：O 3＋O===２O 2 催化

4.据下列四个反应：(1)Ｈ2Ｓ＋Ｉ2===２Ｈ+＋２Ｉ－＋Ｓ↓；（２）Ｈ2ＳO 3＋２Ｈ2Ｓ===

３Ｓ↓＋３Ｈ2O ；（３）２Ｉ－＋B ｒ2===Ｉ2＋２B ｒ－；（４）Ｈ2ＳO 3＋Ｉ2＋Ｈ2O===４Ｈ+

＋２Ｉ－＋ＳO 2－4；确定B ｒ－、Ｉ－、Ｈ2Ｓ、Ｈ2ＳO 3的还原性由强到弱的顺序是

A.Ｈ2Ｓ＞Ｈ2ＳO 3＞Ｉ－＞B ｒ－

B.B ｒ－＞Ｉ－＞Ｈ2ＳO 3＞Ｈ2Ｓ

C.Ｈ2Ｓ＞Ｉ－＞B ｒ－＞Ｈ2ＳO 3

D.Ｉ－＞B ｒ－＞Ｈ2Ｓ＞Ｈ2ＳO 3

解析：本题旨在考查氧化还原反应由强到弱的规律，强化学生对于氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，还原剂的还原性强于还原产物的还原性的认识。因此，找出反应前后氧化剂和氧化产物，还原剂和还原产物，即可解决问题。

答案：A

5.在标准状况下，750 mL含O3的O2，其中的O3若完全分解，其体积变为780 mL(标准状况)，若将该含有O3的O2 1 L，通入适量的KI溶液中发生如下反应：２ＫＩ＋O3＋ＨO===２ＫOＨ＋Ｉ2＋O2↑，则析出Ｉ2的质量为

2

A.0.68 g

B.0.81 g

C.0.91 g

D.0.21 g

解析：此题在巩固和认识O3性质的基础上以训练学生的解题方法和能力。首先根据反应2O3===3O2，采用差量法(ΔV)求得气体中O3的体积分数，然后据２KI＋O3＋H2O===2KOH＋I2＋O2↑反应，采用关系式法(这里为O3～Ｉ2)求得m（Ｉ2）。

答案：C