在本章开始之前，我想借本章知识点的东风，给各位读者传递一个学科思想——整体和细节的思想。这个思想有点类似于化学核心素养中的“宏观辨识与微观探析”，但是又略有不同。

宏观辨识与微观探析，这个核心素养讲的是某个知识点既有宏观层面的理解角度，也有微观层面的理解角度。例如这个化学方程式：2H₂+O₂=2H₂O，你既可以讲4g氢气与32g氧气发生反应生成36g水，也可以讲2个氢气分子和1个氧气分子发生反应生成2个水分子。宏观和微观又能通过物质的量统一起来。

整体和细节的思想，讲的是本章大体知识框架和具体知识细节。了解一章的知识，首先从框架入手，本章的题目叫做化学与可持续发展，一共分为三节内容：自然资源的开发利用，化学品的合理使用，环境保护与绿色化学。如果画成思维导图的话就是这样的：

以上就是本章最原始的知识框架图。框架图最大的优点就是我们可以像一个元帅一样，稳坐中军，统筹全局。我们只需要掌握一个大纲，其余下层知识，逐级推进，纲举目张，一本书的知识很快就全部装在自己的肚子里了。缺点嘛，也有，就是对于细节知识的梳理可能有不到位的地方。你是元帅，一般来讲不可能知道所有小兵的名字的。如果花费了较多精力和时间，细节知识全部做到位，做成的框架图又显得比较庞大和繁琐，难以记住。那么，如何克服这个缺点呢？其实很好办到的——那就是你亲自做一个面面俱到的框架图，虽然这个框架图可能不够完美，但那又怎么样呢？自己炒的菜就算客观上很难吃，你在主观上也会认为真香，框架图亦复如是；元帅亲自把所有的士兵挨个点名一遍，虽然记不住这么多名字，但队伍也会士气高昂，细节知识亦复如是。

当然咯，如果有的同学还有疑难，我用了框架图，也梳理了细节知识，宏观和微观的学科思想也建立起来了，但是记性不好，就是记不住，那可咋办？

两个解决办法：第一，失败是成功他妈，重复是成功他爸。人和人的记忆力的确有差距，但更多的是心理暗示在作祟，积极的心理暗示会让你的记性越来越好，消极的心理暗示会让你的记性越来越差。退一步讲，就算是我的记性真的差，别人重复一遍，那我就重复十遍，别人重复十遍，那我就二十遍。笨鸟先飞，勤能补拙。

第二，口诀法记难以记住的知识点。如果亲自编成框架后还是记不住，那就把框架编成自己喜欢的顺口溜。简化知识，朗朗上口，如数家珍，逻辑条理。

如本章可以这么编：发展要持续，化学助一臂。自然资源造出化学品，同时带来环境压力。

但是呀，不能所有的知识都编成口诀，第一个原因，编口诀是要费时费力的，除非你出口成章，下笔有神。第二个原因，口诀说到底比较幼稚，显示不出你的优势。

最后，说一说可持续发展。人类社会要发展，肯定需要各种各样的资源，这些资源都来自于大自然的馈赠。但是，资源往往是有限的，人的欲望是无限的。以有限的资源满足无限的欲望，这显然不现实。所以可持续发展的意思是省着点用资源，要顾及到非人类社会的需求，也要顾及到其它国家的需求，还要顾及到子孙后代的需求。我们国家最讲究的是天人合一，这是五千年传统文化留下的最宝贵的遗产，和大洋彼岸的漂亮国完全不同。

自然资源种类很多，有些是可再生资源，有些是不可再生资源，本节内容主要讨论研究金属矿物资源、海水资源、化石燃料三大资源，我们继续用框架图表示：

我们以金属活动性顺序表为例来说明，初中老师肯定这么教过你：嫁给那美女，身体细纤轻，统共一百斤。

不管怎样，你应该把这个金属活动性顺序表记得牢牢的，因为它背后的故事很多。

人类对金属材料的应用史，其实就是金属活动性顺序表的倒表。

金（包括白金铂）是人类最早利用的金属，因为自然界存在着游离态的金，可以直接拿过来使用。

银和汞（水银，炼丹用）紧随其后，它们虽然是化合态存在，但比较容易冶炼，略微加热其化合物，就可以得到对应单质了。

铜冶炼技术出现是化学技术发展的里程碑。因为热还原法是一种全新的技术。我国对铜的利用可追溯到夏商周时期。

铁虽然也是用热还原法来冶炼，但它出现的比铜晚了很多年，最早出现的冶炼铁到战国晚期了。因为铁更活泼，冶炼所需条件更加苛刻。进入铁器时代后，人类也就进入了冷兵器时代的巅峰时期。

包括铝之前的金属，它们的还原性比CO、H₂等常见还原剂的还原性还要强，因此无法通过常规的热还原法得到，即使铝在地壳中的含量比铁还高。所以才有了那个故事：拿破仑用铝杯喝酒，而他的手下只能用金杯喝酒，让当代的我们恨不得穿越过去和他们喝个痛快。一直到近代发明了电之后，用电解熔融法才制备出铝单质，至于钾钙钠镁，因为太活泼，生活中已经基本上看不到它们的身影了，只能在化学实验室中觅得踪迹。

在这些金属中，有三个金属制备方式比较特殊。

第一个是Zn。

Zn的冶炼介于Al、Fe之间，既有热还原法的生产工艺，也有电解熔融法的生产工艺。北宋的《天工开物》中就有记载，古人把这种金属叫倭铅。现在为了提高纯度，多用电解法冶炼。

第二个是Al。

Ca、Na、Mg、Al的冶炼，虽然用的都是电解熔融法，但Ca、Na、Mg是电解氯化物，而Al电解的是氧化物，因为AlCl₃是共价化合物，熔融状态下不导电。

第三个是K。

由于电解熔融KCl产生的K，无法从熔融态的KCl中分离出来。所以工业上用Na来制备K，即在熔融状态下，利用沸点的差异，用Na将K气体从KCl中置换出来（注意：这和Fe置换CuSO₄溶液中的Cu的原理不同）。

除此之外，还有一些特殊的金属冶炼方式，比如火法炼铜、湿法炼铜、铝热反应等。

铝热反应是金属Al单质还原高熔点金属的一种冶金方式，同时也是高中阶段不可多见的剧烈化学反应，在反应过程中会放出大量的热，铝热反应的温度可以达到3000℃，这温度已经可以通杀所有的金属了。因此，铝热反应可用作冶炼难熔金属、焊接钢轨、军事用途的穿甲弹、燃烧弹等。

接下来以Al还原Fe₂O₃为例来说明。

反应所需条件：高温；

反应所需原料：引燃剂：镁条。助燃剂：氯酸钾。铝热剂：铝粉和Fe₂O₃组成的混合物。

反应现象：剧烈反应，火花四溅，生成液态金属，同时放出大量的热。

反应产物特点：新生成的液态金属单质易与Al₂O₃(固态)分离。

最后再啰嗦一遍，铝热反应很剧烈。主要用于冶炼难熔金属，绝对不可以用来冶炼熔点较低的金属，如Cu、Mn，在铝热反应的过程中会生成气态金属，非常危险。如有可能，我会给大家观看一个铝热反应冶炼Mn的小视频。

【思考与讨论】计算表明，生产1kg的铝消耗至少66666kJ的电能，然而回收废旧铝制品如铝罐与从铝土矿中获得相同质量的铝，前者能耗是后者的能耗的3%-5%，结合下图中铝的工业制备方式，并分析数据，你能得出什么结论？

金属资源是不可再生资源，所以，合理开发和利用的金属资源很重要。

对待金属资源要从三个方面入手：开源、节流、提高效率。开源包括继续开发金属矿，如铁矿石，寻找金属材料的替代材料，如碳纤维、塑料等，回收废旧金属材料，循环利用。节流包括防止金属发生锈蚀而损耗，做好金属防护工作。提高效率包括寻找环保高效的金属冶炼方法。

地球其实是个水球，因为地球71%的表面被海水覆盖。所以，在海水资源的综合利用面前，人类这个小学生可能还要再研究一万年，而且是朝夕必争的一万年。况且，我们的目标不是星辰大海吗？

①海水中最大的资源就是水，水可以直接拿来使用，也可以淡化后使用。

海水可以直接用作核电站的冷却水，因此，世界上的核电站全部建在海边。

关于福岛核泄漏，日本人要将核废水直接排放在大海中，网络上有一小撮非蠢即坏的精日分子为日本人辩护，说中国的核电站也在向大海中排放废水，这就是典型的偷换概念。中国和包括世界上所有国家的核电站，向大海中排放的是冷却水。

核废水指的是直接接触放射性元素的水，如日本的核废水含有大量的氢的放射性同位素——氚。而冷却水是为了使核反应堆降温、并未与核料直接接触的水。举个形象的例子，核废水是冲大便的水，冷却水是上厕所后洗手后的水。

那么，日本为何要将核废水排入大海呢？原因很简单，他们认为陆地上装不下这么多核废水了。至于海洋被污染，海产品不能吃，又不是我一家，我怕什么？有全世界跟我一起倒霉呢！所以，我就说日本这个民族，知小节而无大义，懂礼貌而缺道德。那么，美国为什么还会同意日本排放核废水呢？其实美国的小心思很简单：核废水离我很远，离东亚尤其是中国很近，虽然洋流终究会把核废水带到美国的西海岸，但现在就能看到中国倒霉我就很开心。

海水还可以淡化后使用。海水淡化有三种常见的方法：蒸馏法、电渗析法、离子交换法。无论你了解还是不了解这三种方法，请务必先记住。我们先讨论一下蒸馏法的海水淡化。

以上就是用蒸馏法进行海水淡化装置。该装置分为三部分：加热装置、冷凝装置、接液装置。加热装置对海水加热蒸发，水变成水蒸气进入冷凝装置，海水中的固体溶质(NaCl等)最终就留在了烧瓶中。在冷凝管的内管中，水蒸气遇冷重新变成水，最后流入了右侧的锥形瓶，即可得到淡水。

注意，冷凝管是一个水冷装置，分为外管和内管。外管包裹住内管，外管进出的是冷却水，可以对内管中的气体进行冷却降温，使其变成液体。冷凝管外管的冷却水永远要下进上出，以便充分冷却，且不会太浪费冷却水。

除此之外，可以利用海水的潮汐能来发电，这也是海水的一大用途。

②海水中的第二大资源是NaCl，但NaCl不仅仅就用作食盐。

我们是知道的，纯水在0℃的时候会结冰，但盐水的结冰的温度比0℃更低。这也就是冬天下了大雪，为什么要给路面撒盐(CaCl₂)的原因了。同理，海水结冰的温度也低于0℃。

海水中的NaCl怎么提取呢？很简单，晒。

先把海水引入盐田，再用太阳晒。等水蒸发了，盐就析出了，这就是我们得到的粗盐。

粗盐远远没有达到我们的食用标准，甚至连工业标准都达不到，必须进行粗盐的提纯。

粗盐中的主要杂质有Na₂SO₄、CaCl₂、MgCl₂。说白了，就是Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-三种离子。干掉它们！

第一，在粗盐的提纯中，分别需要加入NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃。加入三者的顺序有多种排列方式，但是无论如何排列，Na₂CO₃必须在BaCl₂之后。其余对顺序没有要求。第二，这三个物质可以合并为两个物质：Ba(OH)₂和Na₂CO₃。第三，必须一步一次过滤，不可以一起过滤。

这样就制得了精盐。精盐除了食用，至少可以找出3种工业用途，并且都是考点。

第一个用途：侯氏制碱法（联合制碱法）。

利用了NaHCO₃溶解度较小的性质，我国著名的化学家侯德榜先生发明了“侯氏制碱法”：

第二个用途：氯碱工业、工业制盐酸、制漂白液(84消毒液)。

所谓氯碱工业，就是电解饱和食盐水，产生氯气和NaOH的工业。

其反应原理到了高二再具体学习，现在只给出化学方程式。

产物有氢气和氯气，氢气在氯气中点燃可以生成HCl气体，将HCl气体通入水中就是盐酸。

产物中有NaOH和氯气，将氯气通入到NaOH溶液中，就制得了84消毒液。

第三个用途：工业制备钠。

③海水中的其它物质

除了NaCl，海水中还含有低浓度的Br^-、Mg²⁺、K⁺等，可以用来生产液溴单质、金属镁单质、钾盐。

海中还有各种各样的海藻、海带等海草，它们富含有碘元素(I^-)，可以用来生产固体碘单质。

我们以Br^-和Mg²⁺为例，以流程图的形式来研究一下，二者物质的提取过程。

海水提溴的操作步骤：

第1步：提取溴的海水最好先去除了NaCl，用提取粗盐的后的苦卤，毕竟Na⁺和Cl^-的含量远高于Br^-。

第2步：海水呈弱碱性，先加酸酸化，再加氯气将海水中的Br^-转化为Br₂：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-。

第3步：因为溴的沸点较低，用热空气就可以将海水中浓度很低的Br₂变成气体。

第4步：空气和Br₂(g)的混合气体，与还原剂SO₂一起通入水中，发生反应：SO₂+Br₂+2H₂O=2Br^-+SO₄^2-+4H⁺。这样收集到Br^-的浓度远高于第1步。

第5步：第二次氯气氧化：Cl₂+2Br^-=Br₂+2Cl^-，这样就制得浓度远大于第2步的Br₂。

第6步：蒸馏，利用溴的沸点低于水的沸点，蒸馏分离溴水中的Br₂，得到纯净的Br₂(g)。

第7步：冷凝，将Br₂(g)冷凝为液溴单质。

海水提镁的操作步骤：

第1步：提取镁最好也使用去除了NaCl的海水，这样的海水除了叫苦卤，也可以叫母液。

第2步：软体动物的外壳可以统称为贝壳，其主要成分是CaCO₃，煅烧后先变成CaO，然后加水，最后变成Ca(OH)₂悬浊液——也就是石灰乳，相关的化学方程式大家自己写。

第3步：母液中的Mg²⁺和石灰乳发生反应，生成Mg(OH)₂沉淀：MgCl₂+Ca(OH)₂=Mg(OH)₂+CaCl₂。

第4步：生成Mg(OH)₂沉淀与盐酸发生反应，生成浓度较大的MgCl₂溶液：Mg(OH)₂+2HCl=MgCl₂+2H₂O。然后将MgCl₂溶液浓缩到饱和状态，析出MgCl₂·6H₂O晶体。

第5步：将MgCl₂·6H₂O晶体风化脱掉晶体水，变成无水MgCl₂。

第6步：将无水MgCl₂加热到熔融状态，进行电解，最终制得Mg。

煤是固体，石油主要是液体，天然气是气体，但是它们都被称为化石燃料。

煤的主要成分是碳，但也有少量的氢、氧、氮、硫。总之，原煤是一种复杂的无机和有机混合物。

煤的干馏（焦化）：将煤隔绝空气加热（俗称炼焦），可以得到生产生活中用途最广的燃料——焦炭，另外，还有煤焦油、苯、焦炉气等化工原料物质。

煤的液化：将煤与氢气作用生成液体燃料（例如甲醇）的过程。

煤的气化：将煤转化为可燃性的气体，例如碳与水反应可以制得水煤气：C+H₂OCO+H₂。

以上三种化工过程都是化学变化。

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天然气的主要成分是CH₄，这在前面已经学过了。主要用途是用作燃料。

但是天然气也有一些其它的用途，如通过化学反应产生H₂，用于合成氨、合成甲醇，甚至还可以通过复杂的化学反应将甲烷转化为乙烯等更有用的化工原料。

天然气与石油共生，主要来自于石油勘探。少部分来自于沼气、海底的可燃冰。

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石油的主要成分是烃类（C1—C50），同时含有少量的硫、氮等元素。

分馏：各组分的含碳量不一样，因此沸点不一样，可以用分馏（分多次蒸馏）操作进行先后分离。如可以分离C8为主的汽油，C14为主的煤油，C16为主的柴油。

裂化裂解：裂化是重油催化分解生成轻质燃料油；裂解是深度裂化，将轻质油催化分解生成化工原料。

为什么要裂化？因为汽车太多了，分馏来的燃料油还是不够用。所以就必须通过化学反应，将用不了的大分子烃类分解为C8等燃料油。

为什么要裂解？裂解是为了生产各种化工原料，如乙烯、丙烯。有了乙烯、丙烯，才能有聚乙烯、聚丙烯等有机高分子材料。

观察以上四个化学反应，即使是饱和烷烃，在经过裂化裂解反应后，至少要生成一个烯烃，烯烃是不饱和烃。

【思考】汽油分为裂化汽油和分馏汽油。裂化汽油能不能用来萃取溴水中的溴？

催化重整：链状烃经过复杂的化学变化，使其生成环状烃(如苯)的反应。

以上三个变化，石油的分馏是物理变化，石油的裂化裂解、催化重整都是化学变化。

大部分的石油被用作燃料，只有小部分石油被制作成了塑料、合成纤维、合成橡胶等高分子材料。但是石油等化学燃料无论用作哪种用途，都对环境有比较大的危害。

最近一些年，生物质能开始被广泛关注和推广，如农作物的秸秆，可以用来生产纸张，也可以用来发酵制乙醇等燃料，如城市里的“地沟油”可以用来生产生物柴油等。

化学品从需求量、使用量上分类，可以分为大宗化学品和精细化学品。大宗化学品主要用于工业生产、农业生产，精细化学品主要用于生活、医疗、工业生产、农业生产。

化肥是大宗化学品，农药是精细化学品，但二者都是农业中使用的化学品。

农作物的生长需要大量的N、P、K元素，还需要微量Fe、Mn、Cu、Zn等元素，植物无法自己合成这些元素，于是化肥为提高农作物的产量起到了巨大的作用，甚至可以让农作物的产量翻好几倍。

当然了，化肥不是施加的越多越好，必须要合理使用。

第一，化肥过多会烧苗，咱们班的武宏杰就是因为施加的化肥太多了，导致班里的吊篮现在都是半死不活的。举个例子，尿素的含氮量非常高(46%)，比碳铵(17%)的含量高多了，当然了，尿素比碳铵贵。但不是任何情况下都要用尿素，如果植物本身的长势比较好，用尿素反而会坏事。

第二，化肥会引起土壤板结，水体富营养化，改变土壤的酸碱性。

有时候人们会面临二难选择，如果不用化肥，第二年就没收成了；如果持续使用化肥，数年后土壤板结也没有收成。用还是不用，这是一个问题。过多的使用化肥，这些化肥会进入河流、湖泊、海洋，藻类大量繁殖（水华、赤潮），消耗水中的溶解氧，这样就会引起水生动物的大量死亡。在农村，草木灰（K₂CO₃）是一种天然的钾肥，但是，碳酸钾呈碱性，如果施加到碱性土壤中，甚至会导致农作物生长变慢，甚至大量死亡。

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农药，狭义的概念是指农业上用于防治病、虫、害及调节植物生长的化学药剂。广义的概念用于农林牧业生产、环境和家庭卫生除害防疫、工业品防霉与防蛀。

也就是说，农药的优点是，可以保证农作物的健康和高产。

当然，有利就有弊，农药的缺点：第一，有毒性，杀死害虫的同时会杀死益虫。第二，有依赖性，会破坏生态环境和食物链。第三，有毒性，会通过食物链在生物体内富集，但人类又在食物链顶端。第四，有毒性，果蔬残留农药难以清洗，还会污染水体和大气。第五，农药会让病、虫、害产生抗药性，越来越难以被消灭，倒逼人类研发使用更好的农药。这确实是一个无限恶性循环，不用马上就饿死，用了还是会死。

即使农药这么多的缺点，但是在农业生产中是必不可少的化学品。毕竟一白遮百丑哪！

农药按照来源可以分为三大类：

我们从其中挑三种农药，简单介绍一下吧。

波尔多液：波尔多液是硫酸铜、熟石灰溶于水后形成的一种农药，杀菌原理是重金属离子使蛋白质变性。如果人误服了此类农药，可以紧急服用生鸡蛋清或牛奶。

有机氯农药：最常见的、应用最广的有机氯农药是DDT和六六六，以上二者都是杀虫剂，为人类消灭疟疾、鼠疫、霍乱立下了汗马功劳。但是，长期使用DDT和六六六，害虫产生抗药性，人中毒，环境被污染，食物链逐渐富集。因此，DDT和六六六成为了历史。

（6个C、6个H、6个Cl）

拟除虫菊酯：除虫菊是一种菊科植物，这种植物内部含有一种物质——除虫菊酯，除虫菊酯可以用来杀虫。也就是说，除虫菊是一种傲娇的、自带农药属性的植物。人类根据除虫菊酯的成分，在实验室中合成了类似于它的化学物质——拟除虫菊酯。这种农药最常见的应用是在家用杀虫气雾剂中。

              

在高一第一册化学课本中，我们学习了元素周期表，合成农药的元素一般在元素周期表的非金属区域寻找：氮氟硫磷氯等元素。

生病了就要吃药，但不能吃错药。话可以乱说，药不能乱吃。不管是中药还是西药，是药三分毒。

药物的分类方式有很多种，按照药品来源可以分为中药和西药，中药继续分类，可以分为中药材、中成药、中药饮品等。西药继续分类，可以分为肠溶片、糖衣片、胶囊、缓释片等。按照药物的安全性分类，可以分为处方药Rx与非处方药OTC。处方药必须有医生的处方，药店才会出售给你；非处方药可以直接从药店购买，安全性较高。

那么，药物是如何给人体治病的呢？

其实说白了很简单，药物是一种化学试剂，化学试剂加入人体后发生反应，使人体细胞的物理环境、化学环境发生改变，或者与生物体的大分子结合生成新物质，发挥药效，从而完成治病过程。

举例来说，如果胃酸过多（临床表现为反酸、烧心），就需要服用碱性药物——抗酸药。当然，我们可不能天真地以为服用一点NaOH就算是治病了，NaOH本身具有较强的腐蚀性，治病总不能把聋子治成哑子吧？甚至连Na₂CO₃也不能服用——碱性还是太强了。最后，我们选定的药物是小苏打——NaHCO₃，它的碱性比较小，也能和胃酸发生化学反应：NaHCO₃+HCl=NaCl+CO₂↑+H₂O（如果不想药物治疗，也可以吃苏打饼干、喝苏打水）。值得注意的是，这个反应有气体放出，临床表现为打嗝或者放屁，但这不是主要的问题，如果一个人有胃酸过多加胃溃疡，那么这点气体可能会把胃壁给干穿，患上更麻烦的胃穿孔。

此时此刻，另外一个不会产生气体的抗酸药就登场了——胃舒平Al(OH)₃，胃舒平是弱碱，和胃酸发生化学反应，没有气体放出：Al(OH)₃+3HCl=AlCl₃+3H₂O。但药物永远是一把双刃剑：Al³⁺服用过多会影响大脑发育，引发老年痴呆。另外，CaCO₃、Mg(OH)₂等治疗胃酸过多，也会引发类似于以上的问题。现在，人们胃酸过多，一般服用奥美拉唑的居多，奥美拉唑的药物内含有-NH₂，氨基呈碱性，可以中和过量的胃酸。除此之外，奥美拉唑与其它药物配合，可以治疗最易引发胃癌的幽门螺旋杆菌。当然了，奥美拉唑肯定有副作用，我们就不多说了。

下面隆重登场的是一位大神级的药物——阿司匹林。阿司匹林的作用有：解热、镇痛、抗风湿、抗血小板凝聚。

解热很容易理解：就是感冒发烧了，吃点阿司匹林；镇痛：头疼、牙疼、肌肉酸痛，神经关节痛，吃点阿司匹林；风湿性关节炎，类风湿关节炎，吃点阿司匹林；心脑血管病，血管阻塞（血栓），血脂高，脑梗塞，吃点阿司匹林。

阿司匹林的学名叫做乙酰水杨酸，在化学上用水杨酸和乙酸酐反应制得：

阿司匹林的最大的副作用是反酸、烧心，胃痛。因为它含有羧基：-COOH。

如果你立志学医，就可以趁此机会了解一下解热镇痛的分类：水杨酸类、苯胺类、吲哚衍生类、丙酸类，然后把每种药物的优缺点都记住了，你就会成为一名优秀的医生。

任何一个药物的研发，都需要漫长的研发周期（5-8年），期间需要投入大量的人力物力财力。

其中一种研发模式是以大自然为师：在自然界发现某个动物、植物、矿物等具有某种药效，开始研究这种动物、植物、矿物等，从其中提取出治疗这种疾病的有效成分，然后进行三期临床试验（小白鼠、大猩猩、人），经过大量的临床试验得到数据后，大规模商业生产并申请上市。屠呦呦团队进行青蒿素的研发，消灭了疟疾，最后获得诺贝尔奖，就是这样的研发流程。另一种研发模式是从病毒本身入手，分析它的结构，制造出类似于病毒结构的灭活病毒（也就是疫苗），注入人体后，让人体自然产生抗体，经过三期临床，大规模商业生产并申请上市。新冠病毒疫苗的研发正是如此。在这里，我强烈推荐大家一部国产电影——《我不是药神》。

是药三分毒，药物对人体必然是一把双刃剑，滥用药物更是不可取，很多时候毒品和药品是难以区分的。

举例来说，麻醉剂是外科手术的必不可少的药物，这些药物可以使人失去知觉和痛觉，有的不法分子就用这些药物去实施侵害，更有一些人直接吸食或注射麻醉剂，以期获得快感，但最后药物成瘾，彻底沦为瘾君子。像乙醚、七氟烷、东茛(gèn)宕(dàng)碱、笑气、吗啡、γ-羟基丁酸都曾用作麻醉剂，但这些药物确确实实是违禁品和毒品。

毒品最可怕的并不是摧毁你的身体，而是摧毁你的意志力，你的上进心，你对生活的一切希望，最后摧毁整个家庭。所以，一定要珍爱生命，远离毒品。

（某品牌火腿肠中的添加剂）

没有食品添加剂就没有现代食品工业，也就没有琳琅满目的美食文化了(包括零食)。我国允许使用的食品添加剂有上千种，按照来源分类分为天然添加剂与合成添加剂，按照功能分类可以分为以下常见的几类：

①着色剂

天然着色剂有红曲红、β-胡萝卜素、姜黄、叶绿素铜钠盐、焦糖色。合成着色剂有苋菜红、柠檬黄、靛蓝等。有了着色剂，食品的“色香味”就具备了其中一种了。

   

②增味剂

味精是最常用的增味剂，可以增加食品的鲜味，味精的学名叫做谷氨酸钠，可以认为是谷氨酸和NaOH发生中和反应生成的一种盐。味精最早从海带中提取出来，现在用淀粉发酵法生产。另外，鸡精也是从味精改良而来的调味剂。

（谷氨酸钠）

【思考】有人说，吃味精对身体不好，所以最好一点味精都别吃。这样的说法对吗？

③膨松剂

面包、馒头、苏打饼干在发酵的过程中会产生一些诸如乳酸之类的有机酸，如果不加纯碱(Na₂CO₃)或小苏打(NaHCO₃)予以调节，这些食物根本就不能吃。最关键的是，纯碱(Na₂CO₃)或小苏打(NaHCO₃)在和酸反应的过程中会产生CO₂，使馒头或面包变得疏松多孔、味道甜美、易于消化。

纯碱(Na₂CO₃)或小苏打(NaHCO₃)就是膨松剂。

④凝固剂

俗话说，卤水点豆腐，一物降一物。豆腐的制作步骤并不复杂，取适量的黄豆泡好，然后依次磨碎，过滤，煮浆，点卤，成形。当然了，具体细节还得多次摸索之后才能做好，但不妨碍我们试上一试。

整个制作过程中，关键的一步是点卤。这里的卤指的卤水。那么什么是卤水呢？

我去网上搜了搜，发现卤水是一个有多种定义的词汇，现罗列如下：

定义一：盐类含量大于5%的液态矿产。聚集于地表的称表卤水或湖卤水。聚集于地面以下者称地下卤水。

定义二：在烹饪美食过程中，经过各种食用香料调制而成的液状物质，也被常称之为卤汁，用于制作各类卤菜。

定义三：卤水的学名为盐卤，是氯化镁、硫酸镁和氯化钠的混合物。这里的卤水才是用来点豆腐的。

不过请各位同学注意：卤水点豆腐是胶体聚沉的过程，没有发生化学变化。

狭义的卤水专指MgCl₂，广义的卤水可以包括CaSO₄、葡萄糖内酯。葡萄糖内酯的价格不高，某宝上不到一块钱就可以买一袋。至于本地的浆水豆腐，制作流程和原理是一样，不过点豆腐的时候用的是酸浆水。

MgCl₂、CaSO₄、葡萄糖内酯就是凝固剂。

⑤食品防腐剂

食品防腐剂从字面意思上看，就是防止食品腐败变质的一种添加剂。

食品为什么要变质呢？因为有微生物在活动。为了抑制微生物的活动，我们有很多办法：食盐(咸菜、腊肉)、干燥(脱水蔬菜)、加热(罐头)、冷冻(冻肉)、充氮气(薯片)、抽真空等方法。

但是，最常用、最经济、可以保持原汁原味、可以大大延长保质期的方法还是添加食品防腐剂。

市面的食品防腐剂有几十种，但是很多食品不约而同地使用以下3种食品防腐剂：

苯甲酸(钠)、山梨酸(钾)、亚硝酸钠(NaNO₂)。

苯甲酸钠、山梨酸钾属于有机物，亚硝酸钠属于无机物。

         

苯甲酸钠和山梨酸钾相比，苯甲酸钠的毒性比较大，但是山梨酸钾的成本更高，现在食品工业中大多使用的是山梨酸钾了。还有亚硝酸钠，这是工业盐，切切实实有毒的，但这玩意既可以防腐，还能让肉制品保持着鲜亮的粉红色，所以成为各种肉制成品的宠儿添加剂。虽然很多防腐剂都是有毒的，但是别忘了我们化学上说的那句话：脱离了剂量谈毒性都是耍流氓，其实在安全使用范围内，防腐剂对人体是无毒副作用的。

我国防腐剂使用有严格的规定，防腐剂应符合以下标准：合理使用对人体无害；不影响消化道菌群；在消化道内可降解为食物的正常成分；不影响药物抗菌素的使用；对食品热处理时不产生有害成分。

但是规定是规定，食品生产商会不会遵守规定，以及食品监督部门会不会查得到，那就是另外一回事了。我们最好还是吃新鲜的饭菜，既能保证营养摄入，还可以少吃一些防腐剂。

【小知识】苯甲酸钠和咖啡因按照1:1的比例调制成的药物叫安钠咖，也就是我们俗称的“片片”，片片是一种神经中枢兴奋剂，公安部已将其列为毒品。

⑥抗氧化剂

大部分的食品变质了有两个原因。第一是因为细菌的作用，很多细菌生存都需要氧气。第二是食品本身容易被空气中的氧气氧化。那么，我们换一个思路，收拾一下氧气吧！

于是，我们向食品中加抗氧化剂。当然，上个学期学习的还原性铁粉也是一种抗氧化剂，只不过它是单独的包装，不可以和食品混装在一起。我们接下来介绍的抗氧化剂就是加到食品里的——抗坏血酸(维生素C)。

维生素C又叫抗坏血酸，也就是说，如果体内缺乏维生素C，机体就会得坏血病。在大航海时代，西方的船员因为长期不能靠岸，新鲜水果和蔬菜（富含维C）不能及时得到补充，很多船员都死于坏血病。而我国郑和下西洋的时候，船员基本上没有患坏血病的，就是因为我们会用豆子发豆芽。

抗坏血酸加入到食品中后，如果遇见氧气，抗坏血酸还原性很强，优先和氧气发生反应，从而可以保护食品。例如水果罐头中就加了一定量的抗坏血酸。抗坏血酸被氧化的机理如下：

⑦营养强化剂

不同年龄的人，不同地方的人，不同工作的人，不同性别的人，他们所急需补充的营养都会有所不同。

例如，沿海地区的人就不需要补充碘(海带里有)，内陆地区的人则需要补碘，否则易患甲状腺疾病。于是，我们在每天需要吃的盐里添加了碘酸钾(KIO₃)来补充碘。

例如，儿童成长比较快，需要在奶粉中添加钙、铁、锌、硒的化合物，来满足生长的需要，老人则是随着年龄的增长钙质会流失，也需要补钙。

当然了，维生素也是一种营养强化剂。

不过，需要说明的是，对于人体需要的这些元素，少了固然不可以，多了也是很有危害的。昨天刚刚看到了一则新闻，有个中年人吃了过多的复合维生素片，最后吃成了肝功能衰竭。

最后来个总结吧！

现代食品中基本都添加了食品添加剂，没有肯定不行，但是过犹不及。

比如自己做了一瓶辣椒酱，如果不添加防腐剂，敞口放置三天可能就长霉菌了。如果添加了适量的食品添加剂，则敞口半个月也不会影响口感。

如果有人敢说他的食品不含任何添加剂，那就是胡说八道了。馒头里需要添加纯碱、小苏打、酵母，做饭的时候还得放盐，NaCl就是一种广义上的食品添加剂，既可以算是饭菜的增味剂，在腌制品里还算是防腐剂。同理，维生素C既可以算作防腐剂，也可以算是抗氧化剂，还能算作是营养强化剂。

在外星人看来，人类在地球上的经济活动，相当于是把有用资源变成无用垃圾的过程。

当然了，人类要生存，需要各种各样的资源和能源，哪个国家占据的资源和能源越多，哪个国家就越强大，哪个人占有的资源和能源越多，哪个人就越富有。

但是不能忽视的是，人类在利用资源和能源的过程中，会产生著名的“三废”：废渣、废水、废气。如果处理不当，会引起严重的环境污染，地球又只有一个，我们人类又能逃到哪里去呢？

当然，鉴于人性是贪婪而自私的，很多人在占有资源、能源的同时，不愿意承担治理环境污染的社会责任。它们的心态是这样的：有了好处我一个人拿，有了坏事大家一起扛。地球虽然只有一个，但又不是我一个人的，我死后，哪管洪水滔天？如果有地狱，这种人一定会下地狱的，如果没有地狱，这种人也会被钉在历史的耻辱柱上。

①废渣的处理

工业废渣、生活垃圾、建筑垃圾等固体废弃物的处理，现在是一个非常棘手的世界级难题。

作者小时候在20世纪90年代的北方农村长大，彼时聚乙烯之类的塑料制品还没有得到普及，每家的大门口都有各自的垃圾堆——我们称呼其为粪堆。主要是人畜粪便、生活垃圾、厨余垃圾，在经过长时间的放置后，就可以用作肥料追在田地里。但是，随着时代的发展，塑料制品越来越多，这些垃圾不能再洒向田地里，但是总得有个去处。一开始，哪里有坑，大家就不约而同地把垃圾倒在坑里，等坑被填满了，再去寻找新坑……结果就是，再也没有想象中的田园风光了，走到哪里都会闻到刺鼻的臭味。笔者认为，在建设社会主义新农村的过程中，垃圾的处理工作必须作为一个主要的评价标准。

不管是农村还是城市，垃圾目前的处理方式主要有三种：分类回收处理、填埋处理、焚烧处理。

分类回收处理，优点是可以将有用的垃圾回收重新利用。缺点是无法回收所有的垃圾。举例来说，收废品的人员在回收塑料的时候，不是所有的塑料都收，饮料瓶可以回收（热塑性塑料），但是电器上的塑料壳就不要（热固性塑料）。虽然聚乙烯塑料袋也是热塑性塑料，回收之后既可以重新加工成新的塑料袋，甚至可以在高温条件下转化为液态燃料，但是一般没人回收塑料袋，因为经济价值不高；同理，收废品的人员手上拿着一块磁铁，碰到铁罐饮料就不回收，遇见铝罐饮料则非常愿意回收，说到底都是经济问题嘛。

填埋处理的缺点是非常明显的：污染附近的土壤、水源、空气，堆积过多容易自燃，发酵产生天然气发生爆炸，垃圾山过多可能会引起塌方掩埋事故。填埋处理的优点是省事省时省钱。

焚烧处理也是一项处理方式，尤其是用燃烧垃圾来发电是很多地方已经实行的处理办法。但是垃圾发电厂不应该建在人口稠密的地方，毕竟燃烧过程中也会产生一些有害的气体。垃圾发电厂应该建立在远离城市，且处于城市季风下游的地方。

我们作为社会的一分子，应该尽量减少垃圾的产生，少吃包装食品，随身携带购物袋，提倡低碳环保生活。

②废水的处理

工业废水、生活污水的处理，与固体废渣的处理不同，它有了一套成熟的体系。

工业废水、生活污水一般有三级处理流程：一级物理法，二级生物法，三级化学法为主。

一级处理主要的处理对象：是较大的悬浮物,采用的分离设备依次是格栅、沉沙池、沉淀池。

（格栅）

二级处理对象是：采用的典型设备有活性污泥处理系统(污泥里有微生物)，通过微生物代谢作用，将废水中的有机物降解为CO₂等无毒害的产物，再次沉淀，将活性污泥过滤去除。

（产生CO₂等气体的曝气池）

三级处理的主要对象是：微生物难降解的有机物、悬浮物、无机物离子等，采用的方法有：离子反应沉淀法、氧化还原反应法、过滤法、吸附法、离子交换法、反渗透法……最后消毒。

（反渗透法处理设备）

如悬浮物可以用Fe(OH)₃胶体去除，最后消毒用臭氧、氯气都可以。

经过如此三级处理，最后得到的水可以用来冲厕所、绿化、喷洒街道、工业用水等，也可以向河流中排放。

【例题】某河段两岸有甲、乙两家工厂，排出的废水中分别含有下列离子中的三种：K⁺、Ag⁺、Ba²⁺、CO₃^2-、Cl^-、NO₃^-等。经测定，甲厂的废水呈明显碱性，则甲厂废水含有的离子是_________，乙厂的废水含有的离子是_________。

为了消除两厂废水的污染，可控制两厂排出废水的流量使之混合，将大部分污染性强的离子沉淀而除去，用离子方程式表示这种治污原理____________(3个)。最后废水中剩余的物质是______(写化学式)，这种物质是否可以直接排放到河中？请给出理由。

③废气的处理

人类和动植物在这个地球上生存，一分钟也离不开空气，如果大气圈被各种有害气体占据了，那么人类的末日也就到了。但是人类在工业生产和生活中，通过化石燃料的燃烧，向大气中排放大量有害气体。最主要的是以下几种：SO₂、CO、NO_x，除此之外，还有烟雾粉尘、挥发性有机物等。这些有害气体在大气中经过长时间的反应，又会产生二次污染，如酸雨、雾霾、光化学烟雾。

如酸雨有硫酸型酸雨、硝酸型酸雨；雾霾的形成机理，到现在也没有一个公认的结论，但一定和机动车辆的大量排放有关；光化学烟雾更是可怕，是氮氧化物和有机物在大气中长期作用下，形成的一种可致死的污染物。

SO₂主要来自煤、石油的燃烧，所以化石燃料在使用前必须脱硫；CO主要来自于化石燃料的不完全燃烧，所以要提高燃料的燃烧效率；氮氧化物主要来自于机动车辆的尾气排放，使用新能源汽车就很有必要了。

【思考】请你用化学方程式写出煤的脱硫过程，写出催化剂处理机动车尾气的化学反应。

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可能有的同学已经注意到了，污染气体里没有CO₂的身影，因为CO₂确实不是污染气体。但是它带来的环境问题也是一个日益严峻的问题。

在工业革命之前，大自然界一直维持的碳循环平衡，在工业革命之后，大量化石燃料的燃烧打破了自然界的碳循环平衡，270多年来，CO₂排放量增加了50%，2019年5月，地球大气中二氧化碳浓度又创新高，达到415ppm（百万分之415，即0.0415%），为1400万年以来的最大值，这引起了社会各界的广泛关注，毕竟CO₂是造成温室效应的罪魁祸首。温室效应会导致冰川融化、海平面上升、极端气候频频出现。

绿色植物的光合作用是CO₂的克星，尤其是被称为“地球之肺”亚马逊热带雨林，它可以创造出地球上需要的20%以上的氧气，可惜最近一些年在人类的活动下，热带雨林的面积在锐减，再加上火灾等不可抗因素，这片雨林很可能在百年后消失殆尽。所以人工植树造林就显得很有必要了。在中国，就有一群这样中国人，整整50年，3代人，用最低低到52岁的平均寿命为代价与风沙战斗，默默植树了40年，近18年植树造林超过175万平方公里，相当于每年绿了一个韩国。这项工程就是覆盖了中国国土面积42.4%的三北防护林。它是世界上最大的绿化工程，既可以吸收CO₂，又可以防风固沙，消灭沙漠，还为中国脱贫攻坚做出重要贡献。

另外，还有一个比较有趣的做法是，以大自然为师，在实验室或工厂中模拟光合作用，既可以吸收CO₂，又可以合成供人类使用的有机物。当然，这个做法还处在研究的初期阶段，可以想象未来还有很大的发展空间。

绿色化学也叫环境友好化学，原来的化学和化工生产都是先污染、再治理。现在绿色化学的要求是：利用化学反应原理和化学技术手段，从源头上减少或消除环境污染。说的通俗一点就是：最好一点其它产物也不要向环境中排放（哪怕产物是水也不要），所有的反应物全部生成了有用的目标产物。反应物中的原子全部转化为期望的最终产物，原子利用率100%。

如果你将来对绿色化学都忘完了，至少记得一句话：原子利用率100%。

原子利用率是指，被利用的原子的质量，比上总原子的质量：

【思考与讨论】课本P120。

本题是一个计算题，以乙烯为原料生成环氧乙烷，过去主要是用的是氯代乙醇法，这个反应包括以下两步：

总的反应可表示为：

现代石油化工采用银催化剂，可以实现一步完成：

(1)试计算两种生产工艺的原子利用率。

(2)你还能举出其他原子率用率为100%的化学反应类型和实际例子吗？

(3)原子率用率和产率相同吗？

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(1)试计算两种生产工艺的原子利用率。

【解】过去使用的氯代乙醇法：

原子率用率==×100%=25.4%；

现代石油工业采用银催化剂：

(2)你还能举出其它原子率用率为100%的化学反应类型和实际例子吗？

【解】化合反应、加成反应是原子率用率为100%的反应。

具体的实例1，我们用生石灰CaO和水H₂O制备熟石灰Ca(OH)₂。

具体的实例2，我们用乙烯C₂H₄和溴水制备1,2-二溴乙烷。

(3)原子率用率和产率相同吗？

不相同。

原子利用率=×100%；产率=×100%。

原子利用率分子部分为：预期产物的总质量。它也是一个理论值，不代表最后真的可以生成这么多的质量。

例如，我们上面举的例子2：CH₂=CH₂+Br₂→CH₂Br-CH₂Br。

理论上讲，28g乙烯与160g的Br₂恰好能发生化学反应能生成188g的1,2-二溴乙烷，这个反应的原子利用率为100%；但实际上，即使将这两个反应物放在一起充分发生反应后，28g的乙烯仍有剩余，160g的Br₂也有剩余，反应进行不完全，那就意味着不可能产生188g的1,2-二溴乙烷，产率低于100%。