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化学与生活环境选修课化学与生活环境选修课主讲何立琳主讲何立琳一、氟化合物与人体健康氟化合物与人体健康氟是人体中的一种必需微量元素。在人体氟是人体中的一种必需微量元素。在人体必需元素中必需元素中,人体对氟含量最为敏感人体对氟含量最为敏感,从满从满足人体对氟的需要到由于氟过多而导致中足人体对氟的需要到由于氟过多而导致中毒的量之间相差不多毒的量之间相差不多,因此氟对人体的安全因此氟对人体的安全范围比其他微量元素窄得多。所以要更加范围比其他微量元素窄得多。所以要更加注意自然界、饮水及食物中氟含量对人体注意自然界、饮水及食物中氟含量对人体健康的影响。健康的影响。氟在人体中主要分布在骨胳、牙齿、指甲和毛发氟在人体中主要分布在骨胳、牙齿、指甲和毛发中中,尤以牙釉质中含量多尤以牙釉质中含量多,氟的摄入量或多或少也氟的摄入量或多或少也最先表现在牙齿上。当人体缺氟时最先表现在牙齿上。当人体缺氟时,会患龋齿会患龋齿,氟氟多了又会患斑釉齿多了又会患斑釉齿,如果再多如果再多,会患氟骨症等系列会患氟骨症等系列病症。病症。人体中氟的主要来源是饮水人体中氟的主要来源是饮水,有研究认为有研究认为,饮水含饮水含氟量为氟量为1.0 mg/L1.0 mg/L1.5 mg/L1.5 mg/L较为适宜较为适宜,最高不得最高不得超过超过2.0 mg/L2.0 mg/L。市场上出售的加氟牙膏含有氟化钠、氟化锶等氟市场上出售的加氟牙膏含有氟化钠、氟化锶等氟化合物化合物,有防龋作用有防龋作用,适用于缺氟地区。是否需要适用于缺氟地区。是否需要选用这种牙膏选用这种牙膏,最好听取卫生部门或牙医的建议。最好听取卫生部门或牙医的建议。二、饮水消毒二、饮水消毒氯消毒氯消毒ClCl2 2和和H H2 2O O发生下列反应：发生下列反应：ClCl2 2+H+H2 2O HCl+HClOO HCl+HClO，HClOHClO是弱酸，是弱酸，pHpH低时低时HClOHClO多于多于ClOClO-，如，如pHpH7 7时（时（0 0），有），有8383HClOHClO（余（余1717为为ClOClO-）；）；20 20 时，时，有有7575HClOHClO（ClOClO-为为2525）。）。实际消毒情况是：低温和实际消毒情况是：低温和pHpH低时，消毒效果好；低时，消毒效果好；pHpH低时，消毒速率快。以上事实暗示着低时，消毒速率快。以上事实暗示着HClOHClO消毒消毒效果好。目前的一种解释是：中性效果好。目前的一种解释是：中性HClOHClO扩散到带扩散到带负电的细菌表面，穿过细胞膜进入细胞内部，氧负电的细菌表面，穿过细胞膜进入细胞内部，氧化某种酶系统（附：化某种酶系统（附：pHpH大时，大时，HClOHClO少，少，ClOClO-多，多，ClOClO-带负电，不易接近细菌）。带负电，不易接近细菌）。饮水消毒饮水消毒ClO2消毒消毒由于用氯消毒的水可能有臭味，并且长期食用用氯处理由于用氯消毒的水可能有臭味，并且长期食用用氯处理过的食物（白面粉、猪肉等）可能导致人体摄自食物的过的食物（白面粉、猪肉等）可能导致人体摄自食物的不饱和脂肪酸活性减弱，产生活性毒素，对人造成潜在不饱和脂肪酸活性减弱，产生活性毒素，对人造成潜在危害。危害。大约从大约从2020世纪世纪4040年代起，国外就有用年代起，国外就有用ClOClO2 2消毒饮用水这消毒饮用水这种方法。种方法。ClOClO2 2+5/2H+5/2H2 2=HCl+2H=HCl+2H2 2O O(Cl(Cl2 2+H+H2 2=2HCl)=2HCl)ClOClO2 2杀菌、漂白能力优于杀菌、漂白能力优于ClCl2 2，且没有臭味生成。有文献，且没有臭味生成。有文献报道按报道按ClOClO2 2、ClCl2 2质量及其产物计，质量及其产物计，ClOClO2 2消毒能力是等质消毒能力是等质量量ClCl2 2的的2.632.63倍。把倍。把ClCl2 2通入通入NaClONaClO2 2溶液即得溶液即得ClOClO2 2：2NaClO2NaClO2 2+Cl+Cl2 2=2ClO=2ClO2 2+2NaCl+2NaCl 因因ClOClO2 2成本高，所以有前期用成本高，所以有前期用ClCl2 2消毒而后期用消毒而后期用ClOClO2 2消毒消毒的方法。的方法。饮水消毒饮水消毒Na2FeO4消毒消毒FeFe在浓碱液中电解：在浓碱液中电解：FeFe（阳极）（阳极）FeFe（IIII）FeFe（IIIIII）NaNa2 2FeOFeO4 4。NaNa2 2FeOFeO4 4为紫色物，溶于水呈紫红为紫色物，溶于水呈紫红色。色。NaNa2 2FeOFeO4 4能氧化细菌，起到消毒能氧化细菌，起到消毒作用，而本身转化为作用，而本身转化为Fe(OH)Fe(OH)3 3沉淀，沉淀，不生成致癌、致畸的不生成致癌、致畸的CHClCHCl3 3。饮水消毒饮水消毒氯氨消毒氯氨消毒若水中含若水中含NHNH3 3，它将和，它将和ClCl2 2反应：反应：NHNH3 3+HClO NH+HClO NH2 2Cl+HCl+H2 2O O NHNH3 3+2HClO NHCl+2HClO NHCl2 2+2H+2H2 2O O NHNH3 3+3HClO NCl+3HClO NCl3 3+3H+3H2 2O O 在在pHpH为为5 58 8时，时，NHNH2 2ClCl、NHClNHCl2 2共存。当共存。当ClCl2 2和和NHNH3 3的物质的物质的量比为（的量比为（15152020）:1:1时，有显著量的时，有显著量的NClNCl3 3。一般情况。一般情况下，下，NClNCl3 3不重要。当不重要。当HClOHClO因消耗而减少时，因消耗而减少时，NHNH2 2ClCl、NHClNHCl2 2按逆反应方向生成按逆反应方向生成HClOHClO，仍是，仍是HClOHClO消毒。消毒。NHNH2 2ClCl、NHClNHCl2 2消毒速率比消毒速率比HClOHClO慢，它们的优点是不存在用氯消慢，它们的优点是不存在用氯消毒残留的臭味（有酚时，臭味更重）。自来水厂（北京、毒残留的臭味（有酚时，臭味更重）。自来水厂（北京、天津、大连）利用天津、大连）利用NHNH2 2ClCl、NHClNHCl2 2消毒速率慢，在自来水消毒速率慢，在自来水出厂前加少量出厂前加少量NHNH3 3。出厂自来水余氯为。出厂自来水余氯为0.4 mg/L0.4 mg/L，经管，经管线输送最远达线输送最远达8 km8 km时，可降为时，可降为0.1 mg/L0.1 mg/L，而加，而加NHNH3 3后的后的自来水经自来水经11 km11 km才降为才降为0.l mg/L0.l mg/L。有人认为用NH2Cl、NHCl2（前者为主）消毒优于氯。近期有文献报道某些含NCl的有机化合物，如 在水中也有消毒作用，且效率更高。四、碘化合物与人体健康四、碘化合物与人体健康碘化钾、碘化钠、碘酸盐等含碘化合物碘化钾、碘化钠、碘酸盐等含碘化合物,在实验在实验室中是重要试剂室中是重要试剂;在食品和医疗上在食品和医疗上,它们又是重要它们又是重要的养分和药剂的养分和药剂,对于维护人体健康起着重要的作对于维护人体健康起着重要的作用。用。碘是人体内的一种必需微量元素碘是人体内的一种必需微量元素,是甲状腺激素是甲状腺激素的重要组成成分。正常人体内共含碘的重要组成成分。正常人体内共含碘15 mg15 mg20 20 mg,mg,其中其中70%70%80%80%浓集在甲状腺内。人体内的碘浓集在甲状腺内。人体内的碘以化合物的形式存在以化合物的形式存在,其主要生理作用通过形成其主要生理作用通过形成甲状腺激素而发生。因此甲状腺激素而发生。因此,甲状腺素所具有的生甲状腺素所具有的生理作用和重要机能理作用和重要机能,均与碘有直接关系。均与碘有直接关系。人体含碘量与环境人体含碘量与环境(土壤、水土壤、水)及食物含碘有关及食物含碘有关,直接受每日碘摄入量的影响。摄入量过少直接受每日碘摄入量的影响。摄入量过少,会使会使体内含碘量减少。食物和水中的碘大多是无机碘体内含碘量减少。食物和水中的碘大多是无机碘化合物化合物,极易被胃肠道吸收。人体一般每日摄入极易被胃肠道吸收。人体一般每日摄入0.1 mg0.1 mg0.2 mg0.2 mg就可满足需要。正常情况下就可满足需要。正常情况下,通通过食物、饮水及呼吸空气即可摄入所需的微量碘。过食物、饮水及呼吸空气即可摄入所需的微量碘。但一些地区由于种种原因水质、地质中缺碘但一些地区由于种种原因水质、地质中缺碘,食食物含碘也少物含碘也少,造成人体摄碘量不足。造成人体摄碘量不足。人体缺乏碘可导致一系列生化紊乱及生理功能异人体缺乏碘可导致一系列生化紊乱及生理功能异常常,如引起地方性甲状腺肿如引起地方性甲状腺肿,导致婴、幼儿生长发导致婴、幼儿生长发育停滞、智力低下等。育停滞、智力低下等。碘缺乏病是世界上分布最广、发病人数最多的碘缺乏病是世界上分布最广、发病人数最多的地方病。我国是世界上严重缺碘的地区地方病。我国是世界上严重缺碘的地区,全国全国约有四亿人缺碘。长期以来约有四亿人缺碘。长期以来,人们对甲状腺肿人们对甲状腺肿等碘缺乏病的发生与预防进行了大量研究等碘缺乏病的发生与预防进行了大量研究,世世界卫生组织对此给予了相当的重视界卫生组织对此给予了相当的重视,各国政府各国政府也采取了一些措施也采取了一些措施,如如:提供含碘提供含碘(碘的化合物碘的化合物)食盐和其他食品食盐和其他食品(如高碘蛋如高碘蛋),),井水加碘井水加碘,食用含食用含碘丰富的海产品等碘丰富的海产品等,其中以含碘食盐最为方便其中以含碘食盐最为方便有效。有效。19901990年世界儿童首脑会议制定了年世界儿童首脑会议制定了“20002000年全球消灭碘缺乏病年全球消灭碘缺乏病”的目标的目标,1991,1991年年3 3月我国月我国政府向国际社会做出庄严承诺：政府向国际社会做出庄严承诺：20002000年在中国年在中国大陆消除碘缺乏病。大陆消除碘缺乏病。值得注意的是值得注意的是,人体摄入过多的碘也是有害的人体摄入过多的碘也是有害的,是是否需要在正常膳食之外特意否需要在正常膳食之外特意“补碘补碘”,要经过正要经过正规体检规体检,听取医生的建议听取医生的建议,切不可盲目切不可盲目“补碘补碘”。碘缺乏对不同生命阶段的影响碘缺乏对不同生命阶段的影响 年龄组胎儿婴儿儿童及青少年成人年龄组胎儿婴儿儿童及青少年成人 碘缺乏障碍流产、死胎、先天畸型、出生死亡率碘缺乏障碍流产、死胎、先天畸型、出生死亡率和新生儿死亡率上升、呆小病、智力缺陷及胎儿和新生儿死亡率上升、呆小病、智力缺陷及胎儿甲状腺功能低下婴儿甲状腺功能低下、婴儿甲状甲状腺功能低下婴儿甲状腺功能低下、婴儿甲状腺肿青少年甲状腺低下、甲状腺肿、精神功能受腺肿青少年甲状腺低下、甲状腺肿、精神功能受损、发育迟缓、呆小病甲状腺肿及其迸发症、甲损、发育迟缓、呆小病甲状腺肿及其迸发症、甲状腺功能低下、精神功能受损。状腺功能低下、精神功能受损。例例1.为了预防碘缺乏病，国家规定每千克食盐中应含为了预防碘缺乏病，国家规定每千克食盐中应含有有40mg50mg的碘酸钾。为检验某种食盐是否的碘酸钾。为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐，某同学取食盐样品为加碘的合格食盐，某同学取食盐样品428g，设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用入足量的碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定，用去的硫代硫酸钠溶液滴定，用去18.00mL时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有关反应如下：盐是否为合格产品。有关反应如下：IO35I6H3I23H2OI22S2O322IS4O62解答解答:解：I22S2O322IS4O62n(I2)=0.0318/10001/2=0.27103（mol）（2分）IO35I6 H3I23H2On(KIO3)=0.271031/3=0.09103（mol）（2分）每千克食盐中含KIO3：(2140.09103/428)1000=45103 (g)即为45 mg（1分）该加碘食盐是合格的例例2化化学学实实验验中中，如如使使某某步步中中的的有有害害产产物物作作为为另另一一步步的的反反应应物物，形形成成一一个个循循环环，就就可可不不再再向向环环境境排排放放该种有害物质。例如：该种有害物质。例如：（l）在在上上述述有有编编号号的的步步骤骤中中，需需用用还还原原剂剂的的是是，需用氧化剂的是，需用氧化剂的是（填编号）。（填编号）。（2）在在上上述述循循环环中中，既既能能与与强强酸酸反反应应又又能能与与强强碱反应的两性物质是碱反应的两性物质是（填化学式）（填化学式）（3）完完成成并并配配平平步步骤骤的的化化学学方方程程式式，标标出出电电子转移的方向和数目：子转移的方向和数目：Na2Cr2O7 KI HClCrCl3 NaClKClI2_解答解答:（1）、（各1分，共2分）（2）Cr(OH)3（1分）（3）1 6 14 2 2 6 3 7H2O（3分，1不写也给分，H2O,1分）（各1分，共2分）