苏教版高中化学选修1化学与生活 备课素材

化学与生活备课素材宇航员饮用的化学水自从１９５７年１０月４日（苏联成功地发射第一颗人造卫星）进入太空时代以来，现在已有１９０多人乘坐宇宙飞船，在太空轨道站，或在航天飞机上，共逗留了７万多个小时。

其中，在天上连续生活时间最长的是苏联宇航员罗曼年科，他从１９８７年２月６日至门月２９日，在"和平'号太空站生活了１０个多月（３２６天入美国宇航员迈克尔·柯林斯等１２人乘"阿波罗"飞船登上了月球并安全返回。

人们一定会问：这些巡天揽月的英雄们不需要喝水吗？他们喝的是"天上水"，还是从地面上带去的水？都不是，他们喝的是特殊的水--"化学水"。

科学家们怎么想到制造"化学水"？这与美苏两大国在５０年代末进行空间竞赛有关。

当时，苏联发射卫星的消息传到美国，美国舆论大哗，因为他们在"原子时代"（反应堆、原子弹和氢弹等）一直领先，可万万没有想到在开辟"空间时代"方面却落在苏联后头。

美国总统肯尼迪对此也深感遗憾，于１９６１年５月２５日在国会上断然决定制造阿波罗登月飞船，争取在１０年内抢先登上月球。

这就遇到一个问题：飞船内部所用的电能从何而来？宇航员所需要的水怎样解决呢？当时有人建议带蓄电池或高效的银锌干电池；在飞船上放个水箱，从地球上带水上去。

可是这样一来，飞船的重量太大了，显然这不是上策。

至此，化学家们自然想起了氢氧燃料电池。

关于氢氧燃料电池的原理，早在１００多年前就有人提出来了，可是，由于"生不逢时"，没有派上什么用场。

如今却时来运转，有幸"补天"了。

这种航天用的氢氧燃料电池主要由燃料电极（阳极）、氧化剂电极（阴极）、电解质等组成。

燃料是氢气，氧气是氧化剂。

两个电极之间是浸透氢氧化钾溶液的石棉隔膜，隔膜靠阳极的一侧有一层含有金属铂的催化剂。

电子从阳板上的氢中逸出流向氧；阴极上的氧得到电子后生成氢氧根，并使阴极带正电。

然后，氢氧报通过电解质扩散到阳极，在催化剂的作用下与氢结合生成水，并且放出电子，使阳极带负电。

当在两个电极之间接上负载时，电子从负极流向正极，从而产生电流。

这样，只要对电池系统维持一定的温度、一定的电解质浓度、不断地供给燃料和氧化剂，并且不让反应产物--水在电池内部储留，那么就可从电池中源源不断地输出电能。

同时，从电池中排出来的水经过净化以后就可供宇航员饮用。

为了满足宇宙飞船的实际需要，需将几十个这样的单电池串连起来组成一个电池组。

然后，再将几个电池组并联起来为飞船供电。

自从１９６９年美国的"阿波罗１１号"飞船采用这种既可发电又可供水的新型化学电池之后，美国的"天空实验室"、"哥伦比亚号"航天飞机，苏联的"礼炮６号"轨道站等均采用这种先进技术。

由于这种电池有它突出的优点：能量转换效率高达６０％－８０％，居现在所有热机之首；寿命长，只要不断地添加活性物质（氢气、氧气等），就可源源不绝地获得电能。

所以，美、苏等国除了用于航天事业之外，还着手用于民用发电。

美国已在曼哈顿地区建成一座４８００千瓦的燃料电池发电站。

１９７８年美国在开展能源替代方案研究中，燃料电池被列为１０个先进发电设备之一。

专家们估计，到下一世纪，燃料电池将成为一颗新的“电星”。

苏丹红“苏丹红一号”型色素是一种红色染料，一种人造化学制剂，全球多数国家都禁止将其用于食品生产。

这种色素常用于工业方面，比如溶解剂、机油、蜡和汽油增色以及鞋、地板等的增光。

科学家通过实验发现，“苏丹红一号”会导致鼠类患癌，它在人类肝细胞研究中也显现出可能致癌的特性。

据有关媒体报道，苏丹红有1、2、3、4号四种，经毒理学研究表明，苏丹红具有致突变性和致癌性，苏丹红(1号)在人类肝细胞研究中显现可能致癌的特性。

但目前只是在老鼠实验中发现有致癌性，对人体的致癌性还没有明确。

“苏丹红”属于染色剂“苏丹红”不是食品添加剂，而是一种化学染色剂，它的化学成份是一种叫萘的化合物，也是一种人造化学制剂。

苏丹红属于偶氮类化工染色剂，主要用于溶剂、蜡、汽油的增色和鞋、地板等的增光。

我国对于食品添加剂有着严格的审批制度，我国从未批准将“苏丹红”染剂用于食品生产，此次的“苏丹红”事件类似于“吊白块”、“瘦肉精”，都是食品生产企业违规在食品中加入非法添加物。

“胭脂红”、“落日黄”等与“苏丹红”的性质有着本质区别，前两者都是列入国家目录的食品添加剂，可在部分食品中使用，但国家有严格的限量规定，严禁超量使用。

在标准范围之内使用食品添加剂，没有安全问题。

疏松剂中的化学知识疏松剂是以小麦粉为主要原料的糕点、饼干等焙烤仪器及膨化食品生产用的添加剂，亦称膨松剂、膨胀剂和面团调节剂。

在和面工序中加入疏松剂，在焙烤或油炸过程中它受热而分解，产生气体使面胚起发，体积胀大，内部形成均匀致密海棉状多孔组织，使食品具有酥脆、疏松或柔软等特征。

疏松剂变用于水产品、豆制品、羊奶和代乳品。

疏松剂可分为碱性疏松剂、酸性疏松剂、复合疏松剂和生物疏松剂。

我国食品添加剂使用卫生标准中列入的疏松剂列于表1一、碱性疏松剂1碳酸氢钠碳酸氢钠，化学式为NaHCO3相对分子质量84.01（1）性状碳酸氢钠为白色晶体粉末，无臭，味咸，相对密度2.20，熔点270℃。

加热自50℃起开始失去CO2；热至100℃成为倍半碳酸钠（Na2CO3·NaHCO3·2H2O）；热至270~300℃经2小时，转变为碳酸钠。

在干燥空气中稳定,在潮湿空气中缓慢分解,失去CO2。

易溶于水,8.8g/mL（15℃）;11.2g/100mL; （30℃);13.86g/100mL(45℃）。

水溶液呈弱碱性，pH为8.3，遇弱酸则强烈分解。

水溶液放置稍久，或振摇，或加热，碱性则增强。

不溶于乙醇。

（2）疏松性能碳酸氢钠受热分解放出二氧化碳，使食品产生多孔海棉状疏松组织，但由于产气过快，容易使食品出现大空洞。

此外，碳酸氢钠分解后形成的碳酸钠，使食品的碱性增强，不但影响口味，还会破坏某些维生素；甚而导致食品发黄或杂有黄斑，使食品质量降低。

（3）毒性钠离子是人体内正常成分，一般长期摄入碳酸氢钠对身体无害。

此外。

碳酸氢钠与碳酸在体内形成NaHCO3/H2CO3缓冲体系，对多量酸或碱性物进入体内起缓冲作用，使pH无显著变化。

一次服用大量碳酸氢钠，可引起胃膨胀，甚至胃破裂。

（4）制法由碳酸钠浓溶液或结晶碳酸钠吸收二氧化碳而得。

（5）应用按我国食品添加剂使用卫生标准规定，碳酸氢钠的使用范围和最大使用量见表1。

在饼干、糕点生产中，常与碳酸氢铵复配使用，配合比视原料性质、成品形态和操作条件而异，添加总量为小麦粉的0.5%~1.5%。

使用时为了便于均匀分散和防止出现黄色斑点，应将其溶于冷水中，随后立即添加。

也用作苏打汽水和盐汽水的二氧化碳发生剂，在苏打汽水中使用量为0.1%，在盐汽水中使用量为0.61%。

还可用作果蔬的护色剂，如洗涤果蔬时添加约0.1%~0.2%的碳酸氢钠，可使绿色稳定。

在果蔬加工中也用作处理剂，如用于食品烫漂、去涩味等。

碳酸氢钠能使pH升高，可提高蛋白质的持水性，促使食品组织细胞软化，促进涩味成分溶出。

此外对羊奶有去膻作用，用量为0.001%~0.002%。

2碳酸氢铵碳酸氢铵，分子式NH4HCO3，相对分子质量79.06。

（1）性状碳酸氢铵为白色晶体粉末，有氨臭，相对密度1.586，熔点36~60℃。

性质不稳定，在36℃以上分解为二氧化碳、氨和水，60℃可完全分解，而在室外温下相当稳定。

在空气中易风化，有吸湿性，潮解后分解加快。

易溶于水，17.4g/100mL（20℃），水溶性呈碱性，0.08%水的溶液的pH为7.8。

溶于甘油，不溶于乙醇。

（2）疏松性能碳酸氢铵受热后分解产生二氧化碳和氨气，使食品形成海棉状疏松结构体。

碳酸氢铵分解时产生的氨气溶于食品的水中生成一水合氨，可使食品的碱性的增加，还会影响食品的风味，即有氨的臭味。

此外，一水合氨还有皂化油脂的缺陷。

（3）毒性碳酸氢铵的分解产物为二氧化碳和氨均为人体代谢物，适量摄入对人体健康无害。

美国食品和药物管理局（1985）将碳酸氢铵列为一般公认安全物质。

（4）制法以氨水吸收二氧化碳生成碳酸氨铵，冷却析出结晶，经离心分离，干燥脱水而得。

若有必要精制，则将其溶于水，添加乙醇，使之重结晶。

（5）应用按我国食品添加剂使用卫生标准，碳酸氢铵的使用范围和最大使用量见表1。

作为疏松剂，通常与碳酸氢钠复配使用，也可单独使用。

与碳酸氢钠复配时用于食品中配方如下：酥性饼干：碳酸氢铵0.2%~0.3%，碳酸氢钠0.5%~0.6%韧性饼干：碳酸氢铵0.35%~5.4%，碳酸氢钠0.7%~0.8%甜酥饼干：碳酸氢铵0.15%~0.2%，碳酸氢钠0.3%~0.4%酥性糕点：碳酸氢铵0.2%~0.6%，碳酸氢钠0.16%~0.45亦可与发酵粉复配使用。

用于绿色蔬菜、竹笋等烫漂时，用量为0.1%~0.3%。

轻质碳酸钙轻质碳酸钙即沉淀碳酸钙，化学式CaCO3，相对分子质量100.09。

（1）性状轻质碳酸钙为白色微细轻质粉末，无臭，无味，相对密度2.5~2.7。

在空气中稳定，不发生化学变化，易吸收臭气，有轻微吸湿性。

强热至825~89.6℃时发生分解，释出二氧化碳，变为氧化钙。

几乎不溶于水和乙醇，如有铵盐或二氧化碳存在可提高溶解度。

在含有二氧化碳的水溶液中，生成溶解性重碳酸钙。

溶于稀酸，产生二氧化碳。

（2）疏松性能碳酸氢钠、明矾等与轻质碳酸钙复配得到的疏松剂，遇热则缓慢地释出二氧化碳，使食品产生均质、细腻的膨松结构体，可提高糕点、面包、饼干的品质。

此外还有强化钙的作用。

（3）毒性钙为人体的正常成分，需经常由食物补充。

内服无毒性反应。

美国食品和药物管理局（1985）将轻质碳酸钙列为一般公认安全物质。

（4）制法在石灰乳中通入二氧化碳而得。

也可由碳酸钠与氯化钙作用来制备。

（5）应用按我国食品添加剂使用卫生标准，轻质碳酸钙用于配制发酵粉和罐头中，用量按正常生产需要而定。

在日本，轻质碳酸钙用作疏松剂，一般食品中用量为1%。

轻质碳酸钙在食品制造还可用作营养强化剂、碱性剂、抗结块剂、凝固剂，面胚调节剂和用于酵母食品。

碱性膨松剂的使用及其优缺点碳酸氢钠和碳酸氢铵都是碱性化合物，受热后它们产生气体的反应式如下：2NaHCO3→CO2↑+H2O+Na2CO3①NH4HCO3→CO2↑+NH3↑+H2O ②碳酸氢钠分解后残留碳酸钠，使成品呈碱性，影响口味，使用不当时还会使成品表面呈黄色斑点。

碳酸氢铵分解后产生气体的量比碳酸氢钠为多，起发能力大，但容易造成成品过松，使成品内部或表面出现大的空洞。