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高一化学校本课程课题 《探索生活中的化学世界》(十一)


高一化学校本课程课题 : 《探索生活中的化学世界》 (十一) 为什么北京奥运火炬燃料用丙烷

当火炬的燃料温度至 20℃时,燃料罐内的丙烷燃料会产生 10 个左右大气压的压力,而 结实的“祥云”的燃料罐可以承受 150 个大气压。 因此, 完全不必担心火炬燃料因压力过大 产生外泄。当外界温度低至-20℃时,丙烷燃料产生的大气压仅为 2 个,在如此低的大气压 下,如何保证火炬的能源供给源源不断呢?稳压阀和回热管将解决这一问题。

以往的奥运会火炬采用的是混合燃料,需要配备保温车以保持燃料的温度和产生的压 力,北京 2008 奥运会火炬使用回热管,将火炬燃烧所产生的热量用以加热燃料。这样,燃 料罐不用借助外部加热装置的帮忙,就能使燃料产生足够的压力,支持火炬熊熊燃烧。

燃料为丙烷,符合环保要求,这是一种价格低廉的常用燃料。近几届奥运会都用丙烷等 混合气体做燃料。2008 年北京奥运会火炬也使用燃料为丙烷,丙烷燃烧生成 CO2 和 H2O 也 就是水和二氧化碳 C3H8 + 5O2 =点燃= 3CO2 + 4H20

北京奥运会火炬选择了丙烷。 丙烷燃烧后主要产生水蒸气和二氧化碳, 不会对环境造成 污染。更重要的是,丙烷可以适应比较宽的温度范围,在零下 40 摄氏度时仍能产生 1 个以 上饱和蒸气压,高于外界大气压,形成燃烧;而且,丙烷产生的火焰呈亮黄色,火炬手跑动 时,动态飘动的火焰在不同背景下都比较醒目。

认识奥运会火炬很彻底嘛,连其燃料也积极去了解。好吧,如果你不嫌我罗嗦就顺路看 看丙烷的化学性质吧。

中文名称: 丙烷

英文名称: propane

CAS No.: 74-98-6

分子式: C3H8 分子结构: C 原子以 sp3 杂化轨道成键、分子为非极性分子。

分子量: 44.10

理化特性

主要成分: 纯品

外观与性状: 无色气体,纯品无臭。

熔点(℃): -187.6

沸点(℃): -42.1

相对密度(水=1): 0.58(-44.5℃)

相对蒸气密度(空气=1): 1.56

饱和蒸气压(kPa): 53.32(-55.6℃)

燃烧热(kJ/mol): 2217.8

临界温度(℃): 96.8

临界压力(Mpa): 4.25

闪点(℃): -104

引燃温度(℃): 450

爆炸上限%(V/V): 9.5

爆炸下限%(V/V): 2.1

溶解性: 微溶于水,溶于乙醇、乙醚。

主要用途: 用于有机合成。 可作生产乙烯和丙烯的原料或炼油工业中的溶剂;丙烷、

丁烷和少量乙烷的混合物液化后可用作民用燃料,即液化石油气。

健康危害: 本品有单纯性窒息及麻醉作用。人短暂接触 1%丙烷,不引起症状;10% 以下的浓度,只引起轻度头晕;接触高浓度时可出现麻醉状态、意识丧失;极高浓度时可致 窒息。

燃爆危险: 本品易燃。

危险特性: 易燃气体。与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的 危险。与氧化剂接触猛烈反应。气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会 着火回燃。

化学性质: 在低温下容易与水生成固态水合物,引起天然气管道的堵塞。丙烷在较高 温度下与过量氯气作用,生成四氯化碳和四氯乙烯 Cl2C=CCl2 ;在气相与硝酸作用,生成 1-硝基丙烷 CH3CH2CH2NO2、2-硝基丙烷 (CH3)2CHNO2、硝基乙烷 CH3CH2NO2 和硝基甲烷 CH3NO2 的混合物。上丙烷可从油田气和裂化气中分离得到。

在空气中燃烧化学方程式:C3H8 + 5O2 ==== 3CO2 + 4H20

丙烷 【理化性质】 丙烷(propane,C3H8)常温下为无色、无臭气体。易燃、易爆。化学性质 稳定。分子量 40.09,熔点-187.7℃,沸点-42.17℃,蒸气密度 1.52g/L,爆炸极限为 2.1%~ 9.5%,在 650℃时分解为乙烯和乙烷.

【职业接触】 丙烷主要存在于油田气、天然气、炼厂气中。用于制造乙烯、丙烯、含 氧化合物和低级硝基烷。在生产或使用过程中均有机会接触。

【毒性】 丙烷属微毒类,为单纯麻醉剂,对眼和皮肤无刺激,直接接触可致冻伤。

1.急性毒性 当丙烷浓度〈3600mg/m 时无明显作用。1%浓度使狗血液动力学改变,3.3% 时可降低心肌收缩力,致使平均主动脉压心搏出量减少,肺血管阻力增加。对猴,10%浓度 对心肌产生影响,20%时加重,且出现呼吸抑制。大鼠和小鼠吸入混合气体(丙烷占 50.15%, 乙烷占 19.3%,丙烯占 15.1%)50g/m ,均无中毒症状;5~65g/m 时条件反射异常;110~ 126g/m 时,轻度麻醉;达到 400~500g/m 时,表现为麻醉状态,部分动物出现深度麻醉,但均
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无死亡。

人在 1%浓度下无影响,10%可出现轻度头晕,但无刺激症状。

2.慢性毒性 每日暴露于丙烷为主的混合气 8.5~12.16g/m ,2h,连续 6 个月,动物除体 重略低于对照组外,一般情况尚好,浮游试验时间缩短,神经活动早期 2 个月以抑制为主,后 以兴奋为主。体温调节有轻度改变,早期低,后趋正常。血红蛋白轻度减少,脱离接触后可 以恢复。组织学仅有轻微变化,表现为肺少量出血,肝肾有不明显的蛋白变性。

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【临床表现】 接触较高浓度丙烷、丁烷混合气,可出现头晕、头痛、兴奋或嗜睡、恶 心、呕吐、流涎,血压较低、脉搏慢、神经生理反射减弱,但不出现病理反射。严重者可出 现麻醉状态,甚至意识障碍。

长期接触低浓度的 100~300g/m 的丙烷、丁烷者,出现头晕、头痛、睡眠障碍、易疲 倦、 情绪不稳定及多汗、 脉搏不稳、 立毛肌反射增强、 皮肤划痕症等自主神经功能紊乱现象, 并有发生肢体远端感觉减退者 毒品与化学(下)

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四、冰毒、摇头丸

1.麻黄、麻黄素、冰毒、摇头丸

麻黄是我国特产而著名于世的中药,4000 余年前已用作发汗和兴奋止咳药。1887 年日 本人长井长义氏首先从我国产麻黄中纯制出其主要有效成分称麻黄碱或麻黄素。 我国陈克恢 氏研究了它的药理作用和疗效,用于哮喘的治疗。

人们发现用碘化氢及黄磷处理麻黄素时生成的脱氧麻黄素,即甲基苯丙胺 (Methamphetamine)对中枢神经的兴奋作用远大于麻黄素。

1933 年美国人Arens G. A又发现, 当脱氧麻黄素再失去N-甲基后生成的苯 基氨基丙烷、亦音译成安非他明(amphetamine)同样有兴奋神经作用,还报道 了他本人用后的兴奋状态和欣快陶醉感。 于是在 1935 年于美国和 1941 年于日本开始把它们 作为抗疲劳剂出售, 并被日本军国主义用在高强度作业的工人、 夜战士兵和“敢死队员”的

身上。

甲基苯丙胺常用的是右旋体盐酸盐,它是一种无色片状结晶,熔点 170℃~175℃,故 俗称“冰毒”。它易溶于水、乙醇、不溶于乙醚,游离碱有氨臭。

3,4-亚甲二氧基甲基苯丙胺,俗称摇头丸,是安非他明的另一种衍生物。早在 80 多 年前已经被合成, 并认为是一种毒性很小的兴奋剂而用于通宵舞会或狂欢舞会上。 直到最近 几年才报道了大量急性中毒和死亡的病例。

2.毒性

冰毒、安非他明、摇头丸等均为法定禁止滥用的兴奋剂,其中以冰毒对中枢神经的兴奋 作用最强。健康成人摄入 1mg~5mg冰毒时可以暂时消除睡意,疲劳,并能提高工作效 率,然而由于失去对疲劳的自然警告,而陷入过度劳累状态,这时会出现食欲减退、血压升 高、气管扩张等症状。

用药量达 20mg时即出现急性中毒,表现为不眠、不安宁、呕吐、头痛、发汗、眩晕、 口渴、腹泻、心悸亢进等症状。重症时呈注意力涣散、虚脱以至昏睡。连续用药在产生耐药 性的同时出现慢性中毒症状、并把它称为“苯丙胺中毒性精神病”。初期有多语,对种种刺 激过敏、躁、郁循环性病态,继之,在幻听、幻视的错乱状态下,呈现被杀、被跟踪、嫉妒 等多种妄想症。进而会发生突然杀人、纵火、强奸等多种犯罪行为。

MDMA这类药物在促进摄入人的情感增盛的同时,诱发产生 5-羟色胺(5-HT)综 合症,使末稍神经受损。尤其处在情感增盛的人群和高温、高噪音、易脱水的环境中更加强 了它的毒性,使人摇头不止、行为失控,最后导致免疫力下降、肝肾功能衰竭,以至死亡。

五、大麻

1.大麻与麻烟

大麻(Cannabis sativa)俗称火麻,桑科植物,是一年生雌雄异株草 本。高约 3m,叶有对生长柄,我国古代就有种植,但主要用其韧皮纤维制麻布、绳索及纸 张,种子榨油制油漆,火麻仁入药。大麻雌株能分泌出具有致幻作用的树脂,尤其是印度大 麻,由于气候条件,不仅树脂含量多,且致幻作用也强。

大麻的雌花株梢称为麻。 花期将花穗连同小叶一起摘下, 晒干后作成称为“麻烟”的嗜 好品直接或与烟草混合吸食。 我国云贵山区及新疆沿丝绸之路一带, 过去就有吸麻烟解乏的 习惯。

从麻中得到的油树脂(8%~20%)干固后的膏状物常称大麻(hashish)。但 大麻是一种仅次于鸦片的麻醉剂, 我国汉末医学家华佗在行腹部手术时使用的称为麻沸散的 麻醉药中据说就含有大麻,此外它还可用于止痛、解痉和松弛肌肉上。然而近年来由于大量 被世界各地一些青少年所滥用,而带来了严重的社会问题,我国刑法明确规定,大麻是一种 非法种植的植物。

大麻的油树脂中能分离出多种称为大麻酚类和大麻酚酸的化合物。 但其中主要致幻物质 是四氢大麻酚(THC),以后还证明了大麻酚的四氢衍生物都有兴奋神经作用。

2.毒性

大麻中毒时主要呈现类似二乙麦角酰胺(Lysergide; LSD)及仙人球毒 碱或称麦斯卡林 (Mescaline) 样神经异常, 即出现妄想、 幻觉, “幸福感”、 “陶 醉感”,在睡意加强的同时,又会丧失时、空感觉,在伴随幻听、幻视的出现,还会有心律 加速、血压升高、口渴等症,如再继续吸食,则陷入眩晕、虚脱状态。

由于大麻品种和制品的差异,其中THC含量也很不同,一般内服THC纯品 0.12m g/kg 或吸食 0.05mg/kg时即可以现幻觉。大麻的致死量有很大个体差异,对大 鼠而言,其THC致死中量(LD50)为 175mg/kg。 春天为什么让人兴奋

据《生命时报》报道 纽约大学的研究人员说,冬天人体会分泌较高水平的褪黑素,这 种激素能控制睡眠周期, 让睡眠时间更长。 春天到来时, 眼内光敏组织感知到白昼时间延长, 会向大脑发送减少褪黑素分泌的信号,这会让人清醒时间增加,大脑更加活跃。另一方面, 体内一种调节情绪的神经递质 5-羟色胺水平在春季也会升高,这可能是兴奋、精力充沛、 内心狂热等春季兴奋症状的根源。

人类学家则认为, 春季不安是人类进化的结果。 早期人类在整个冬天常处于一种类似冬

眠的状态。春天来临时,他们开始进行狩猎、采集和生育等活动,这让人们活动欲望增加。

这时季节性情感障碍和心脏病等疾病的发病率明显下降。但它也会带来一些负面影响, 例如, 败血症多在春季发病; 在没有开展大范围疫苗接种以前, 麻疹和风疹也常在春季暴发; 痛风的发病高峰多在 4 月份。皮肤科医生也指出,皮炎、红斑狼疮和花粉症患者在春季明显 增多。此外,春天意外怀孕的发生率最高,而自杀行为也有明显上升。


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