能源及其利用

1、第五章 資源、能源及其利用 地球上的資源 地球上的能源 能量及其轉(zhuǎn)化 原材料的開發(fā)利用學(xué)習(xí)方法建議：以自學(xué)為主 第一節(jié)知識(shí)點(diǎn)分析 v 自然資源的概念和類型v 資源問題v 土地資源和水資源的特征和現(xiàn)狀v 自然資源的概念和類型1、概念：o 自然環(huán)境的組成部分o 可利用的部分o 其范圍隨著人類利用能力的增強(qiáng)而擴(kuò)大 2、類型自然要素分類：土地資源、水資源、生物資源、礦產(chǎn)資源再生性質(zhì)分類： 不可更新的資源（礦產(chǎn)）可更新的資源（水、森林、土壤）永可更新的資源（太陽能、風(fēng)能）v 資源問題1、兩層含義： 可再生資源被強(qiáng)烈破壞和過度利用，再生速 度和能力逐漸降低，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量下降 不可再生資源隨著人類工業(yè)活動(dòng)的

2、不斷加強(qiáng)， 變得越來越少 是資源供需方面的兩種“不平衡”造成的第一種：是人類發(fā)展對(duì)自然資源的總需求和 地球能夠提供的自然資源總量之間第二種：是資源供需上的地區(qū)不平衡2、造成原因v 土地資源和水資源1、土地資源具有雙重屬性的獨(dú)特資源 既有自然因素的一面，也越來越愛到社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的影響。以特征和現(xiàn)狀為主 我國土地資源的特點(diǎn)o 土地類型多樣o 可利用土地相對(duì)數(shù)量少o 各類土地資源分布極不均衡o 具有生產(chǎn)能力o 數(shù)量有限o 具有時(shí)間性（季節(jié)性）o 有固定的空間和地域基本特征：2、水資源 基本特征：o 淡水資源所占比例小o水資源是可再生的自然資源o水資源與人類關(guān)系最密切 我國水資源的特點(diǎn)： 用水需求與水

3、資源狀況之間存在許多矛盾o總量豐富，但人均數(shù)量少o空間分布不均勻o時(shí)間上分配不均 第二節(jié)知識(shí)點(diǎn)分析 能源問題及分類 幾種能源 能源問題及分類 1、能源問題一方面：面臨著能源的日益短缺另一方面：對(duì)能源的需要不斷增長，且要解決污染問題解決方法：開源：用再生資源和原子核能代替礦產(chǎn)能源節(jié)流：節(jié)約能源，特別重視節(jié)約礦物燃料提高利用率控制人口增長2、能源分類一次能源二次能源再生能源和非再生能源常規(guī)能源和新能源第一、第二、第三能源（教材P317-318，表5-6、7、8） 幾種能源煤、石油、天然氣、核能等均是來自地球的能源1、煤主要問題：供應(yīng)不足、使用浪費(fèi)、造成污染合理使用途徑： 干餾： 氣化：得到無公害的

4、煤氣（脫硫、脫氮、除塵等） 液化：人造石油高溫干餾（9000C）：得到焦炭、煤焦油、焦?fàn)t氣低溫干餾（6000C）：得到焦油2、石油和天然氣石油成分：各種碳?xì)浠衔铮ㄍ闊N、環(huán)烷烴和芳香烴）石油煉制：分餾：原理：按沸點(diǎn)不同在分餾塔的不同部位出口產(chǎn)物：汽油、煤油和輕柴油裂化和裂解：目的不同提高汽油的產(chǎn)量和質(zhì)量 （5000C以下）得到石油化工原料重整：改變汽油成分，提高汽油質(zhì)量3、核能裂變：重原子核分裂成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核聚變：兩個(gè)氫原子核聚合成一個(gè)較重的原子核4、太陽能（來自地球以外的能源） 是再生資源v優(yōu)點(diǎn):能量很大沒有污染v缺點(diǎn)：受晝夜和天氣影響目前利用成本高v太陽能利用將太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：太

5、陽能熱水器等將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能：太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能：光合作用 第三節(jié)知識(shí)點(diǎn)分析 氧化作用 機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化 熱力學(xué)第一定律 電功、功率及代謝率 電流的效應(yīng)及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 氧化作用 劇烈氧化、緩慢氧化和生物氧化 從能量轉(zhuǎn)化角度來理解：劇烈氧化（爆炸、燃燒）：反應(yīng)速度快，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成大量的光和熱緩慢氧化（自燃）：反應(yīng)速度慢，化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱 生物氧化：屬緩慢氧化（有酶參與） 理解機(jī)械能、內(nèi)能、電能及其它們之間的轉(zhuǎn)化 機(jī)械能o 動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能（相互轉(zhuǎn)化）o 機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒定律在重力勢能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化過程中，總機(jī)械能不變動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)反映出它做功的本領(lǐng)EK =

6、1/2 mv02質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半勢能（重力勢能）：物體因?yàn)橄鄬?duì)于地球的位置而具有的能EP = GH = mgh 等于物體的質(zhì)量、重力加速度跟它的高度的乘積當(dāng)物體自由下落時(shí)，勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能v 分子動(dòng)能和分子勢能v 溫度影響分子動(dòng)能、體積影響分子勢能v 內(nèi)能是物體固有的屬性v 改變內(nèi)能的方法：做功：鉆頭鉆孔、活塞壓縮空氣、電流通過電阻絲熱傳遞：灼熱的火爐、v 內(nèi)能的表示：做功的大小、熱量的交換對(duì)系統(tǒng)做功或?qū)ο到y(tǒng)傳遞熱量，系統(tǒng)內(nèi)能增加；系統(tǒng)對(duì)外做功或向外界傳遞熱量，系統(tǒng)內(nèi)能減少 內(nèi)能 熱力學(xué)第一定律 定義：包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)換定律內(nèi)容：系統(tǒng)由外界吸收的熱量，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能

7、增加，另一部分是系統(tǒng)對(duì)外作功Q = （E2 - E1 ） + W 電功、功率及代謝率 功 率：P = W / t(焦耳 / 秒瓦特)代謝率：N = W / t（動(dòng)物）電功: W = U I t (焦耳、伏特、安培、秒）電功率：P = W / t = U I = I 2 R解:第一步求出某人1分鐘放出的能量0.62.0 104 焦耳第二步求代謝率N = W / t = 0.62.0 104 / 60 = 200 瓦特例：人體一般每消耗 1 升氧平均釋放 2.0104 焦耳 能量,如果某人步行上班,每分鐘呼出全部氣體 中含氧0.6升,試計(jì)算某人步行時(shí)的代謝率.1、熱效應(yīng) 電流通過金屬導(dǎo)體產(chǎn)生熱量，

8、電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（電燈、電烙鐵、電熱水器等）焦耳愣次定律：Q = I 2R t（焦耳、安培、歐姆、秒） 電流的效應(yīng)例：一臺(tái)提升重物用的電動(dòng)機(jī)，其線圈電阻r 為 2歐姆，如果電動(dòng)機(jī)輸入電流為10安培，問 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率為多少？3分鐘內(nèi)產(chǎn)生多 少熱量？解：第一步求線圈發(fā)熱功率 PP = I 2 r = 10 22 = 200 瓦特 第二步求熱量Q = I 2 r t = 10 2 2 3 60 = 36000 焦耳2、電能的化學(xué)效應(yīng)電能轉(zhuǎn)為化學(xué)能（電解食鹽水制取氯氣和氫氧化鈉、電籌、電鍍、電冶）3、電能的磁效應(yīng)：電能轉(zhuǎn)化為磁場 第四節(jié)知識(shí)點(diǎn)分析 無機(jī)物原材料 金屬材料 合成高分子材料 無機(jī)物原材料

9、1、合成氨工業(yè)重點(diǎn)： 結(jié)合合成氨工業(yè)反應(yīng)搞清影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素和化學(xué)平衡原理N2+3H2 2NH2 + 92.3 J（可逆反應(yīng)）5 0 0 0 C，310 7 Pa催化劑如何使合成氨的產(chǎn)率較高？v 影響化學(xué)反應(yīng)速度的因素：升高溫度、增加壓強(qiáng)、催化劑v 影響化學(xué)反應(yīng)平衡的因素o提高溫度和加催化劑：縮短氨的平衡時(shí)間o達(dá)到平衡時(shí)，催化劑對(duì)平衡產(chǎn)率沒有影響o溫度升高：平衡向吸熱方向移動(dòng)o提高壓強(qiáng)，平衡向體積減小的方向移動(dòng)從速度考慮要采取高溫、高壓從平衡原理考慮要采取低溫、高壓提高壓力，有利于加快反應(yīng)速度和提高氨的平衡產(chǎn)率。 但要考慮設(shè)備的而壓和成本。提高溫度，有利于縮短氨的平衡時(shí)間但降低產(chǎn)出率；

10、選擇催化劑最適合的溫度 500 0 C合成氨最適條件的分析：2、電解食鹽水重點(diǎn)：電極反應(yīng)和電解產(chǎn)物v 電解過程自習(xí)v 兩極上分別發(fā)生的氧化、還原反應(yīng) 陰極： 2H+ + 2e = H2 （還原）陽極： 2Cl- + 2e = Cl2 （氧化） 金屬材料1、鐵重點(diǎn)：鐵的化學(xué)性質(zhì)和鋼鐵冶煉的主 要原理 化學(xué)性質(zhì) 鐵元素在化合物中顯示的化合價(jià)為+ 2或+ 3（FeO Fe2 O3） 煉鐵的主要原理 利用CO的還原氧化鐵，煉得生鐵 Fe2 O3 + CO = 2Fe + 3 CO2 煉鋼的主要原理 用 O2 氧化生鐵中的一部分碳及硫磷等雜質(zhì)，煉得碳鋼2、鋁重點(diǎn)：鋁的性質(zhì)和用途主要性質(zhì)：優(yōu)良的導(dǎo)體、傳熱性、延展性、對(duì)光的反向性用途：制造電線、炊具、門窗、飛機(jī)、汽車等3、金屬腐蝕及其防護(hù) 原因：化學(xué)腐蝕：直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的電化學(xué)腐蝕：發(fā)生原電池反應(yīng)而引起的 防護(hù)方法：覆蓋保護(hù)層改變金屬結(jié)構(gòu)電化學(xué)保護(hù) 合成高分子材料塑料：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯（聚乙