化学与社会思考题答案

1. 什么是化学？它有哪些分支？简要说明每一分支的发展历程。

化学（chemistry）是研究物质的组成、结构、性质、以及变化规律的科学。世界是由物质组成的，化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科，它的成就是社会文明的重要标志。

无机化学

元素化学、无机合成化学、无机高分子化学、无机固体化学、配位化学(即络合物化学）、同位素化学、生物无机化学、金属有机化学、金属酶化学等。

有机化学

普通有机化学、有机合成化学、金属和非金属有机化学、物理有机化学、生物有机化学、有机分析化学。

物理化学

结构化学、热化学、化学热力学、化学动力学、电化学、溶液理论、界面化学、量子化学、催化作用及其理论等。[1]分析化学化学分析、仪器和新技术分析。

高分子化学

天然高分子化学、高分子合成化学、高分子物理化学、高聚物应用、高分子物力。

核化学

放射性元素化学、放射分析化学、辐射化学、同位素化学、核化学。

生物化学

一般生物化学、酶类、微生物化学、植物化学、免疫化学、发酵和生物工程、食品化学等。

其它与化学有关的边缘学科还有：地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。

2. 衡量化学电源性能的主要因素有哪些？

能量密度，功率密度，寿命，高低温性能，一致性，安全性能，环保

3. 正常运行情况下，核电站会发生核爆炸吗？与制造核弹相比，简述两者的异同?

核弹要求铀的纯度在90%以上，而民用核反应堆的铀的纯度仅在3%左右，两者对纯度的要求完全不同，这决定了核电站不会像核弹那样发生核爆炸。正如烈度白酒可以点燃，啤酒却不能点燃

4. 简述电解的原理及其应用。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。

1、铜的电解精炼。

2、电镀。

3、氯碱工业。（1）电解饱和食盐水反应原理。（2）离子交换膜法制烧碱。（4）、食盐的精制

5. 简要说明污水处理及其资源化回用的必要性及其相关技术

水资源紧缺已经成为世界性问题。我国也同样面临水资源短缺的现实。我国目前人均年占有水资源2700m3，仅相当于世界平均水平的1/4。我国的城市缺水现象更为严重，在300多个大中城市中有180个城市缺水，其中50多个城市严重缺水。以北京为例，全市水资源人均占有量仅为全国人均占有量1/6，而其年用水量已达42亿m3，每年大约缺水7～10亿m3。由于水资源的短缺，近年来城市供水水价持续上涨，小区污水经过适当处理后，用于小区绿化、厕所便器冲洗、洗车和清洁等有很好的社会效益和经济效益。

6. 试从以下几个方面简述地球变暖和臭氧损耗的特征？（所包括的大气范围、主要物质，与辐射相互作用，问题的本质，主要来源，可能的补救措施）。

未来100年内，全球平均地表温度将升高1.4到5.8摄氏度，成为近一万年来增温最快的时期。近百年来，地球气候正经历一次以全球变暖为主要特征的显著变化，预测表明，未来50年到100年，世界及中国气候还将持续变暖。

在过去150年内全球地表温度平均上升0.6摄氏度。但由于人类活动作用的加剧，最近20

年成为过去1000年中最暖的20年，全球气候出现了升温不均匀、陆地比海洋明显、高纬比低纬明显、非洲长期干旱等特征。温度升高和大气中二氧化碳浓度的升高同步，目前全球每年排放碳63亿吨，预计2100年最高将达到350亿吨，并可能导致大气中二氧化碳的浓度增加2到3倍。专家指出，气候变暖将会给自然生态系统、社会经济系统和国家安全带来影响，有可能引起耕地、资源、能源供应紧张，严重时还会引发局部冲突。

7. 简述高分子材料在日常生活中的应用。

高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的，如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的，已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子。

高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。

树枝，兽皮，稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中，纸，树胶，丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类文明的发展交织在一起。

从十九世纪开始，人类开始使用改造过的天然高分子材料。火化橡胶和硝化纤维塑料（赛璐珞）是两个典型的例子。

进入二十世纪之后，高分子材料进入了大发展阶段。首先是在1907年，Leo Bakeland发明了酚醛塑料。1920年Hermann Staudinger提出了高分子的概念并且创造了Makromolekule这个词。二十世纪二十年代末，聚氯乙烯开始大规模使用。二十世纪三十年代初，聚苯乙烯开始大规模生产。二十世纪三十年代末，尼龙开始生产。在经历了二十世纪的大发展之后高分子材料对整个世界的面貌产生了重要的影响。时代杂志认为塑料是二十世纪人类最重要的发明。高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的影响。按用途一般将通用高分子材料分为五类，即塑料、橡胶、纤维、涂料和黏合剂。通用高分子材料的力学性能参见高分子物理学。

塑料

塑料根据加热后的情况又可分为热塑性塑料和热固性塑料。加热后软化，形成高分子熔体的塑料成为热塑性塑料，主要的热塑性塑料有聚乙烯（PE[1]）、聚丙烯（PP [2]）、聚苯乙烯（PS [3]）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，俗称有机玻璃[4]）、聚氯乙烯（PVC [5]）、尼龙（Nylon [6])、聚碳酸酯（PC [7]）、聚氨酯（PU [8] ）、聚四氟乙烯（特富龙, PTFE [9]）、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE [10] )、加热后固化，形成交联的不熔结构的塑料称为热固性塑料：常见的有环氧树脂[11], 酚醛塑料, 聚酰亚胺,三聚氰氨甲醛树脂等。塑料的加工方法包括注射，挤出，膜压，热压，吹塑等等。

橡胶

橡胶又可以分为天然橡胶和合成橡胶。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯。合成橡胶的主要品种有丁基橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等等。

纤维

合成纤维是高分子材料的另外一个重要应用。常见的合成纤维包括尼龙、涤纶、腈纶聚酯纤维，芳纶纤维等等。

涂料涂料是涂附在工业或日用产品表面起美观或这保护作用的一层高分子材料。常用的工业涂料有环氧树脂，聚氨酯等。

黏合剂黏和剂是另外一类重要的高分子材料。人类在很久以前就开始使用淀粉，树胶等天然高分子材料做黏合剂。现代黏合剂通过其使用方式可以分为聚合型，如环氧树脂；热融型，如尼龙，聚乙烯；加压型，如天然橡胶；水溶型，如淀粉。

8、简述石墨烯的概念、性质及常用制备方法。

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料[1]。

导电导热特性，机械特性，电子的相互作用，化学性质：类似石墨表面，石墨烯可以吸附和脱附各种原子和分子，记忆效应

机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。[

9、简述化学药物对人类健康的贡献。

1900年，人类的平均寿命：45 1980年，平均寿命：70岁；2000年：78 助消化.制酸剂.镇痛药.杀菌及消毒剂.磺胺类药.抗生素. 运动场上的止痛药运动场上的止痛药运动场上的止痛药运动场上的止痛药：液态氯乙烷，是一种易汽化的化学药品。液态氯乙烷喷射后，快速气化吸热使受伤部分冷却而麻木，痛感暂时消失，运动员得以继续比赛。磺胺药物的发现，开创了今天的抗生素领域，但是这还不是化学对健康的第一个贡献。用于表皮创伤的消毒剂，如碘或苯酚比它还要早些，此外还有麻醉剂。酒精是最早的麻醉剂之一；过去曾经用过让患者在疼痛的手术之前先使之酒醉的办法。后来发现乙醚更加有效，从而使无痛外科手术和牙科手术成为可能。自那以后，又发明了许多更好的麻醉剂，包括像普鲁卡因（Novocain）这样的局部麻醉剂在内。如果没有麻醉剂，现代的外科手术是不可能实现的。除去抗菌素外，我们现在还有抗病毒剂和抗真菌剂，以及用于寄生虫病的药物。不过，更好的抗病毒剂和抗霉菌剂仍有需要。我们已经有了处理中风和心绞痛的药物和用来处理溃疡病的药物。我们也已经有了止痛药和抗抑郁药，以及处理各种激素缺乏症的化合物。还有抗组胺剂，控制运动疾病的药物和降低胆固醇的药物。抗癌药和抗爱滋病的药也已经有了，但是这些病还未能完全控制。有许多目前的工作是旨在征服它们的

10、请从生物化学角度解释人类为何不能以草或树为食？

人没法消化纤维素。帮助其他动物消化纤维素的相关细菌在人身上的存活很难（抗生素的使用、盲肠的切除，盲肠是消化纤维素的厌氧生物存活的唯一场所），加上人的消化系统在长期的进化过程中，由于食物的丰富，对于草酸鞣酸等植物毒素的抵抗力下降，已经没有吃草的本事了

因为植物大多以纤维素为构成骨架，而纤维素是葡萄糖以β-1，4糖苷键构成的大分子，人类没有可以水解β-1，4糖苷键的酶系，而无法水解成小分子糖就无法吸收。

11、基因工程与人类健康的关系。

专家们认为，由于转基因作物能更好地防治病虫害，抵御干旱，提高产量，营养成分高，因此发展前景十分广阔。到2015年，全球人口将增至90亿，只有提高农业生产率才能满足人类对食品的需求，而现代生物技术无疑是提高农业生产率的重要手段之一。人们还可利用基因技术生产速生鱼类和医药工业所需的疫苗等，以满足人类的生活需要。但专家们也强调，发展转基因食品必须有严格监督、科学检验、国际立法，以避免它对人类健康和环境造成损害。

转基因食品是通过遗传工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸，然后把这些修改过的再复合基因转移到另一些植物种子内，从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种。上世纪80年代末，科学家们开始把10多年分子研究的成果运用到转基因食品上，1995年成功地生产出抗杂草黄豆，并在市场上出售。又经过7年的努力，现在他们利用基因技术已批量生产出抗虫害、抗病毒、抗杂草的转基因玉米、黄豆、油菜、土豆、西葫芦等。目前，转基因食品的主要产地是美国、加拿大、欧盟、南非、阿根廷等。

转基因食品是新事物，大多数人对它了解甚少，加之宣传不够，使人们对转基因食品的安全性存有怀疑。国际上，尤其是西欧出现了强烈抵制转基因食品的潮流。欧盟对转基因食品的生产和销售制定了一系列法规，要求基因改变不得超过基因总量的1％，市场上出售的转基因食品必须贴标签，还要求有关国际机构对转基因食品的无害性及其对环境的影响进行科学检验。

对转基因食品无害性的评估主要有以下几方面：是否有毒性、引起过敏反应、营养或毒性蛋白质的特性、注入基因的稳定性、基因改变引起的营养效果及其他不必要的功能等。对人类健康而言，专家们认为，主要应审查转基因食品有无毒性及对环境的影响