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第五章 资源、能源及其利用

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第五章 资源、能源及其利用. 学习方法建议: 以自学为主. 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. [ 第一节知识点分析 ]. 自然资源的概念和类型 资源问题 土地资源和水资源的特征和现状. 自然资源的概念和类型. 1 、概念: 自然环境的组成部分 可利用的部分 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)

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Presentation Transcript
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学习方法建议:以自学为主

  • 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
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[ 第一节知识点分析 ]

  • 自然资源的概念和类型
  • 资源问题
  • 土地资源和水资源的特征和现状
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自然资源的概念和类型

  • 1、概念:
  • 自然环境的组成部分
  • 可利用的部分
  • 其范围随着人类利用能力的增强而扩大
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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)

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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

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2、造成原因

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

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土地资源和水资源

以特征和现状为主

  • 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。
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基本特征:

  • 具有生产能力
  • 数量有限
  • 具有时间性(季节性)
  • 有固定的空间和地域
  • 我国土地资源的特点
  • 土地类型多样
  • 可利用土地相对数量少
  • 各类土地资源分布极不均衡
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2、水资源

  • 基本特征:
  • 淡水资源所占比例小
  • 水资源是可再生的自然资源
  • 水资源与人类关系最密切
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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
  • 总量丰富,但人均数量少
  • 空间分布不均匀
  • 时间上分配不均
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[ 第二节知识点分析 ]

  • 能源问题及分类
  • 几种能源
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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

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2、能源分类

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

一次能源

二次能源

(教材P317-318,表5-6、7、8)

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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

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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

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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

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4、太阳能(来自地球以外的能源)

  • 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
  • 是再生资源
  • 优点: 能量很大
  • 没有污染
  • 缺点: 受昼夜和天气影响
  • 目前利用成本高
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[ 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
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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)
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理解机械能、内能、电能及其它们之间的转化

  • 机械能
  • 动能、重力势能和弹性势能(相互转化)
  • 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
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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

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内能

  • 分子动能和分子势能
  • 温度影响分子动能、体积影响分子势能
  • 内能是物体固有的属性
  • 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、

  • 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
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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

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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

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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.

解: 第一步 求出某人1分钟放出的能量

0.6×2.0 × 104 焦耳

第二步 求代谢率

N = W / t = 0.6×2.0 × 104 / 60 = 200 瓦特

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电流的效应

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 2Rt

(焦耳、安培、欧姆、秒)

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例:一台提升重物用的电动机,其线圈电阻r为例: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 P

P = I 2 r = 10 2×2 = 200 瓦特

第二步 求热量

Q = I 2 r t = 10 2× 2 × 3 × 60 = 36000 焦耳

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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

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[ 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
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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

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5 0 0 0 C,3×10 7 Pa

催化剂

N2+3H2 2NH2 + 92.3 J

(可逆反应)

如何使合成氨的产率较高?

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影响化学反应速度的因素:

升高温度、增加压强、催化剂

  • 影响化学反应平衡的因素
  • 提高温度和加催化剂:缩短氨的平衡时间
  • 达到平衡时,催化剂对平衡产率没有影响
  • 温度升高:平衡向吸热方向移动
  • 提高压强,平衡向体积减小的方向移动
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合成氨最适条件的分析:

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

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2、电解食盐水

重点:电极反应和电解产物

  • 电解过程自习
  • 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)
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金属材料

1、铁

重点:铁的化学性质和钢铁冶炼的主

要原理

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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
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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

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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
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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:

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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

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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

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作业:

P374 ,D 1,5,20,21,45,46

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