资源、能源及其利用.ppt

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 ,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） 永可更新的资源（太阳能、风能）,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,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,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,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,基本特征：,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,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, 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,4、太阳能（来自地球以外的能源）,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,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 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,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,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,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 P P = 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？,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,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,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）,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