第五章 资源、能源及其利用 地球上的资源 地球上的能源 能量及其转化 原材料的开发利用学习方法建议：以自学为主 第一节知识点分析 v 自然资源的概念和类型v 资源问题v 土地资源和水资源的特征和现状v 自然资源的概念和类型1、概念：o 自然环境的组成部分o 可利用的部分o 其范围随着人类利用能力的增强而扩大 2、类型自然要素分类：土地资源、水资源、生物资源、矿产资源再生性质分类： 不可更新的资源（矿产）可更新的资源（水、森林、土壤）永可更新的资源（太阳能、风能）v 资源问题1、两层含义： 可再生资源被强烈破坏和过度利用，再生速 度和能力逐渐降低，导致环境质量下降 不可再生资源随着人类工业活动的不断加强， 变得越来越少 是资源供需方面的两种“不平衡”造成的第一种：是人类发展对自然资源的总需求和 地球能够提供的自然资源总量之间第二种：是资源供需上的地区不平衡2、造成原因v 土地资源和水资源1、土地资源具有双重属性的独特资源 既有自然因素的一面，也越来越爱到社会经济因素的影响。 以特征和现状为主 我国土地资源的特点o 土地类型多样o 可利用土地相对数量少o 各类土地资源分布极不均衡o 具有生产能力o 数量有限o 具有时间性（季节性）o 有固定的空间和地域基本特征：2、水资源 基本特征：o 淡水资源所占比例小o水资源是可再生的自然资源o水资源与人类关系最密切 我国水资源的特点： 用水需求与水资源状况之间存在许多矛盾o总量丰富，但人均数量少o空间分布不均匀o时间上分配不均 第二节知识点分析 能源问题及分类 几种能源 能源问题及分类 1、能源问题一方面：面临着能源的日益短缺另一方面：对能源的需要不断增长，且要解决污染问题解决方法：开源：用再生资源和原子核能代替矿产能源节流：节约能源，特别重视节约矿物燃料提高利用率控制人口增长2、能源分类一次能源二次能源再生能源和非再生能源常规能源和新能源第一、第二、第三能源（教材P317-318，表5-6、7、8） 几种能源煤、石油、天然气、核能等均是来自地球的能源1、煤主要问题：供应不足、使用浪费、造成污染合理使用途径： 干馏： 气化：得到无公害的煤气（脱硫、脱氮、除尘等） 液化：人造石油高温干馏（9000C）：得到焦炭、煤焦油、焦炉气低温干馏（6000C）：得到焦油2、石油和天然气石油成分：各种碳氢化合物（烷烃、环烷烃和芳香烃）石油炼制：分馏：原理：按沸点不同在分馏塔的不同部位出口产物：汽油、煤油和轻柴油裂化和裂解：目的不同提高汽油的产量和质量 （5000C以下）得到石油化工原料重整：改变汽油成分，提高汽油质量3、核能裂变：重原子核分裂成两个中等质量的原子核聚变：两个氢原子核聚合成一个较重的原子核4、太阳能（来自地球以外的能源） 是再生资源v优点:能量很大没有污染v缺点：受昼夜和天气影响目前利用成本高v太阳能利用将太阳能转化为内能：太阳能热水器等将太阳能直接转化为电能：太阳能电池将太阳能转化为生物能：光合作用 第三节知识点分析 氧化作用 机械能、内能及其转化 热力学第一定律 电功、功率及代谢率 电流的效应及能的转化和守恒定律 氧化作用 剧烈氧化、缓慢氧化和生物氧化 从能量转化角度来理解：剧烈氧化（爆炸、燃烧）：反应速度快，化学能转化成大量的光和热缓慢氧化（自燃）：反应速度慢，化学能转化成热 生物氧化：属缓慢氧化（有酶参与） 理解机械能、内能、电能及其它们之间的转化 机械能o 动能、重力势能和弹性势能（相互转化）o 机械能转化和守恒定律在重力势能和动能相互转化过程中，总机械能不变动能：物体由于运动反映出它做功的本领EK = 1/2 mv02质量跟它的速度平方的乘积的一半势能（重力势能）：物体因为相对于地球的位置而具有的能EP = GH = mgh 等于物体的质量、重力加速度跟它的高度的乘积当物体自由下落时，势能转化为动能v 分子动能和分子势能v 温度影响分子动能、体积影响分子势能v 内能是物体固有的属性v 改变内能的方法：做功：钻头钻孔、活塞压缩空气、电流通过电阻丝热传递：灼热的火炉、v 内能的表示：做功的大小、热量的交换对系统做功或对系统传递热量，系统内能增加；系统对外做功或向外界传递热量，系统内能减少 内能 热力学第一定律 定义：包括热现象在内的能量守恒与转换定律内容：系统由外界吸收的热量，一部分使系统的内能增加，另一部分是系统对外作功Q = （E2 - E1 ） + W 电功、功率及代谢率 功 率：P = W / t(焦耳 / 秒瓦特)代谢率：N = W / t（动物）电功: W = U I t (焦耳、伏特、安培、秒）电功率：P = W / t = U I = I 2 R解:第一步求出某人1分钟放出的能量0.62.0 104 焦耳第二步求代谢率N = W / t = 0.62.0 104 / 60 = 200 瓦特例：人体一般每消耗 1 升氧平均释放 2.0104 焦耳 能量,如果某人步行上班,每分钟呼出全部气体 中含氧0.6升,试计算某人步行时的代谢率.1、热效应 电流通过金属导体产生热量，电能转化为内能（电灯、电烙铁、电热水器等） 焦耳愣次定律：Q = I 2R t（焦耳、安培、欧姆、秒） 电流的效应例：一台提升重物用的电动机，其线圈电阻r 为 2欧姆，如果电动机输入电流为10安培，问 电动机的发热功率为多少？3分钟内产生多 少热量？解：第一步求线圈发热功率 PP = I 2 r = 10 22 = 200 瓦特 第二步求热量Q = I 2 r t = 10 2 2 3 60 = 36000 焦耳2、电能的化学效应 电能转为化学能（电解食盐水制取氯气和氢氧化钠、电筹、电镀、电冶）3、电能的磁效应：电能转化为磁场 第四节知识点分析 无机物原材料 金属材料 合成高分子材料 无机物原材料1、合成氨工业重点： 结合合成氨工业反应搞清影响化学反应速度的因素和化学平衡原理N2+3H2 2NH2 + 92.3 J（可逆反应）5 0 0 0 C，310 7 Pa催化剂如何使合成氨的产率较高？v 影响化学反应速度的因素：升高温度、增加压强、催化剂v 影响化学反应平衡的因素o提高温度和加催化剂：缩短氨的平衡时间o达到平衡时，催化剂对平衡产率没有影响o温度升高：平衡向吸热方向移动o提高压强，平衡向体积减小的方向移动从速度考虑要采取高温、高压从平衡原理考虑要采取低温、高压提高压力，有利于加快反应速度和提高氨的平衡产率。 但要考虑设备的而压和成本。提高温度，有利于缩短氨的平衡时间但降低产出率； 选择催化剂最适合的温度 500 0 C合成氨最适条件的分析：2、电解食盐水重点：电极反应和电解产物v 电解过程自习v 两极上分别发生的氧化、还原反应 阴极： 2H+ + 2e = H2 （还原）阳极： 2Cl- + 2e = Cl2 （氧化） 金属材料1、铁重点：铁的化学性质和钢铁冶炼的主 要原理 化学性质 铁元素在化合物中显示的化合价为+ 2或+ 3（FeO Fe2 O3） 炼铁的主要原理 利用CO的还原氧化铁，炼得生铁 Fe2 O3 + CO = 2Fe + 3 CO2 炼钢的主要原理 用 O2 氧化生铁中的一部分碳及硫磷等杂质，炼得碳钢2、铝重点：铝的性质和用途主要性质：优良的导体、传热性、延展性、对光的反向性用途：制造电线、炊具、门窗、飞机、汽车等3、金属腐蚀及其防护 原因：化学腐蚀：直接发生化学反应而引起的电化学腐蚀：发生原电池反应而引起的 防护方法：覆盖保护层改变金属结构电化学保护 合成高分子材料塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯（聚乙烯可制成食用塑料）合成纤维：聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯晴纤维合成橡胶：第一节：地球上的资源资源的分类（按再生性质分类）第二节：地球上的能源：能源的分类太阳能的优缺点第三节：能量及其转化机械能、内能电功、功率、电能等计算第四节：原材料的开发利用合成氨的反应条件金属的腐蚀与防护作业：P374 ，D 1，5，20，21，45，46