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：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）

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

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

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

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

0.6×2.0 × 104 焦耳

第二步 求代谢率

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

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 2×2 = 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， 3×10 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

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、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