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） 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

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

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。

基本特征： 我国土地资源的特点 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 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

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

生物资源 1.生物资源的特征:再生性,有限性,多效益 性 2.森林资源:我国位世界第五 3.草地资源: 4.野生动物资源

矿产资源 1.矿产资源的特点: (1)在地区分布上不均匀 (2)属不可再生资源,数量是有限的 (3)具有伴生性 2.矿产资源现状

[ 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 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）

几种能源 1、煤 煤、石油、天然气、核能等均是来自地球的能源 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） 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

[ 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 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）

机械能 理解机械能、内能、电能及其它们之间的转化 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

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

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

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

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 2R t （焦耳、安培、欧姆、秒）

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

5 0 0 0 C，3×10 7 Pa 催化剂 N2+3H2 2NH3 + 92.3 J （可逆反应） 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

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

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：

课 后 小 结

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