未来能源是什么?
自200年前的工业革命工业革命发生在18世纪后期到19世纪初期。当时,农业、制造业和交通领域都发生了重大变革,它们对英国的社会经济学和文化等都产生了重大影响。这些变化不久就蔓延至整个欧洲和北美大陆,最终波及全球,导致了全世界的工业化进程。工业革命的发生标志着人类社会重要的转折点。人们日常生活几乎所有的层面都受到了不同程度的影响。以来,人类就对化石燃料产生了依赖。人们几乎从未想过会有所改变。也许环保人士危言耸听,也许有些良心不安,也许会把中央空调调低一两格,或者买辆低油耗汽车。但实际上能够停止使用这些人们所必需的用品吗?
“难以想象:真的没有选择了吗?”
眼下气候变化问题争论得甚是激烈,根源就是安于现状,缺乏对未来的设想。“节约能源”——不错的环保口号,但无济于事。除非此刻经济停止增长,如果情况不是这样(也不可能这样),则就算用最“有效”的手法也只能暂时缓和,不管节约多少,很快就会被更高的人均能源消费所吞噬。即使人们像苦行僧一样生活,也是换汤不换药的做法。环保主义者哀叹他们预计的暗淡前景似乎就会成为现实。油价已经突破了历史最高限度,石油储量告急,当这些不再是窃窃私语、市井传言而成为公开议题时,人们有理由相信,世界末日真的不远了……但也并不是每个人都如此悲观。在物理学家、生物学家和工程师的眼中,另一个世界正在成型。如本书所述,化石燃料经济时代结束后的计划已经在制定中,而且没有多少痛苦的转型过程。提倡新能源的人士不会威逼吓唬,而是去诱导人们,为他们勾画出一个超出想象却又同样舒适,甚至更加美好的世界。
可替代能源听起来像在逃避现实。风能和太阳能似乎都很难像现在的锅炉和蒸汽轮机那样给这个繁忙而自我的世界提供足够的电力。电池驱动的汽车似乎有点搞笑,就像送奶的马车,离名牌跑车还差得远,但新的可替代能源的支持者却非常认真。尽管他们中不少人看中其环保价值,但更多的却是为了钱。
因此不管是什么替代品,必须要便宜(至少不必像现在这么高),又要容易使用(至少不比现在难)。对于石油的替代品来说,价格突然不是什么问题了。在未来可替代能源领域中,生物燃料或者电池将会比今天的石油更有竞争力。当然,今天的石油价格不是一成不变的,石油的价格或许会跌。但随着农作物的改良,制造加工技术、生产流程和燃烧效率的提高,生物燃料价格也会下降。与此同时,在可预见的未来,电力会比汽油便宜。未来的电动汽车插上插座就能充电,如同现在用油泵加油一样。日本本田公司近期公布的新车型依然属于氢燃料电池驱动车,而电池汽车不需要新渠道输送能量。现有的电网调整优化后,能提高发电站输出电能的使用效率,这样,基础设施就已足够用了,关键是用什么发电。另外两种能源似乎会是更合适的替代品。风力已经赶上天然气,后者的价格随着石油的价格水涨船高,而风力价格已经接近煤炭价格,太阳能也只落后几年。大多数现代体系已经认可了风力这种档次的价格。事实上,两个行业都非常成功,以至于制造业都无法跟上它们的发展步伐。其实它们价格本不该如此,只因受制于供应不足的瓶颈而被迫提高。煤炭是最便宜的发电燃料,但燃烧时产生的二氧化碳对气候有很大影响,这迫使人们为气候变化而付出巨大的代价。如果对其收取特殊税将有助于替代能源的发展。然而,就算不需支付这种税,一些雄心勃勃的企业家已经开始讨论采用比煤炭更便宜的替代能源了。
力量与荣耀
未来技术的大发展很可能主要取决于可替代能源。人人都需要一个繁荣昌盛的市场,而最繁荣的市场取决于科技革新的成果。世界上一些敢于冒险的企业家都从20世纪80年代的计算机大普及,90年代的互联网大发展和21世纪初的纳米技术与生物技术的飞跃中获利。目前,他们正在寻找下一个科技大发展的领域。他们认为自己已经找到了这一领域:能源。
以往的许多繁荣都曾得益于能源:燃煤蒸汽机、燃油内燃机、电力的大发展,甚至航空旅行的激增等。但是,在过去的几十年中,与能源相关的繁荣却没有什么重大突破。煤炭是廉价的,天然气也是廉价的。除了20世纪70年代那段时间,石油也是便宜的。一种真正的新奇事物就是核能的闪亮登场,改革的压力已降至最低。在两年时间里,一切都发生了改变。石油已不再廉价——达到历史最高点。
能源构成
人们正日趋关注这样一个问题:随着消费量的持续增加,石油供应的峰值可能会很快到来,已有的石油资源会被耗尽,而新的油气资源又难以找到。人们越来越关注自己的汽车油箱内的燃料,而不是从地下采出更多的石油。这似乎是一种近乎狂热的经济行为。人们目前并不认为可以用车载电池来取代汽车的油箱。天然气价格与石油价格同步增长,这也带动了电价的上涨。相比之下,风能与太阳能的价格并不算高。实际上,煤炭的价格依然便宜,而且是正在工业化的亚洲发电厂所喜欢的燃料。但是,富裕国家观察事物的角度是不同的。从理论上讲,美国仍有大量待建的燃煤发电厂。但在过去的15年中,仅建成了为数不多的此类发电厂,相当多的待建项目或被推迟或被取消,其主要原因如下。
首先,美国已建了大量工厂。其次,美国的电力公司担心自己很快就会因二氧化碳的排放而支付特殊的污染费用。富裕世界的其他地区已经开始实施这一措施。人们已经为燃气发电厂大量投资,但很快就发现自己进入了一个价格不断上涨的陷阱,人们不想再犯同一种错误。风能与太阳能所面临的是巨大的资金缺口与空前的发展机遇。这些零资源能源的未来价格是可知的,即使目前人们对风力与太阳能发电厂的投资已经超过了燃煤发电厂的投资,但前者的经济价值依然难以判定。风能与太阳能发电大发展的前景不够明朗,人们对它们的认识还可能改变。当经济下滑时,全球变暖全球变暖是自20世纪以来地球表面空气与海水平均温度升高的现象,而且地球温度仍然在继续升高。从2005年底向前100年内,全球地球表面的平均温度上升了0.74±0.18℃(1.33±0.32°F)。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)总结认为:“自从20世纪中叶以来,绝大多数所观察到的全球平均温度上升很可能是人为产生的温室气体浓度增加所致。”即温室效应增加的后果。太阳变化、火山活动等自然现象可能不会对前工业化时期到1950年期间的全球变暖造成明显的影响。而在1950年以前,全球气温还略有下降。这些基本的结论已经得到至少30个科学团体和学术机构的赞同,包括主要工业化国家的国家级科研机构。(这是一种长期现象)可能并不为绝大多数人所关注。当新的油气资源满足了亚洲地区日益增长的需求时,高油价就可能下跌。但这些原因可能都不会完全消失。
“如果敌对的政府能够被和平地更迭且资源变得更加多样化,则人类的能源供给就会得到保障。”
如果石油意味着传统的、能够很便宜地从地下开采出来的资源,则石油峰值石油峰值是指全球石油开采达到最大值的时间点。从这个时间点以后,石油的生产就进入了最终的衰减阶段。这一概念是根据对单口油井开采率而得出的。一口油井的总生产率在达到峰值之前一直呈增加状态,到达峰值后就开始下降,而且这种产量下降往往是相当迅速的,一直到油田枯竭。用这一概念可以总结一个国家的国内生产率,并可用于全球石油开采率的分析。重要的在于人们应注意到石油峰值并不是指石油正在被耗尽,而是指石油开采率达到峰值以及随后的减少。可能很快就将到来。自然界中存在着丰富的其他种类的油气资源(如油砂等),因此油气资源在一个较长的时期将不会被耗尽。但它的生产成本将更为昂贵,而且以后的生产费用将会高于今天的费用。此外,任何政治风险都将危及石油的安全,因为政治风险常常与政府相关,原因很简单——石油资源的存在也会引起政府的腐败,这种政府根本无法控制它们的政治家的行为。
能源的市场非常庞大。目前全球人口每年消耗的能量约为15太瓦(1太瓦等于1万亿瓦)。做一个商业性转换,这相当于一年全世界经济产出的十分之一。到2050年,全球电力消耗量可能将会达到30太瓦。如果它被物质化,而且它在目前占主导地位,尤其是那些依靠信息技术的能源市场的份额将达近几千亿美元。新的技术不断更新产生了突破性效应,迫使人们更换现有的设备。然而,建造风能发电厂并不需要关闭燃煤的火力发电厂。出于上述两种原因,任何从一种以化石燃料为基础的经济过渡到另一种以可再生能源为基础的经济,即向绿色能源的转换都可能是一个缓慢的过程。过去,这方面的改变并不大。另一方面,从市场供应规模来看,可替代能源的机遇使得它们已处在转化的边缘并已渐成潮流,风能的利用正是如此。一些能源技术具有创新性和突破性潜力。比如“插入式”(Plug-in)汽车就可以电力为动力来源,其费用相当于每升汽油25美分。然而,这可能会对石油、汽车制造业和电力工业造成冲击。
过去的几十年中,技术创新为能源工业的发展提供了有利机遇。实际上,在能源领域中,生物技术与纳米技术并不会有太大的发展,主要掣肘于它们的工业应用,而工业应用也将会促使它们的发展,同时也会使这些技术重现辉煌,也会产生许多新的技术。能源的新技术并没有太多的突破。埃隆·马斯克(Elon Musk)是一位发明家,与人共同开发出一种电池动力的运动型小汽车。拉里·佩奇(Larry Page)与谢尔盖·布林(Sergey Brin)是谷歌(Google)的创始人,他们已经启动了一项名为Google.Org的计划,旨在找到一种能使可再生能源真正比煤炭更为便宜的途径。这种对能源领域中可再生能源的兴趣正在产生大量的新观念,其中一些是颇具前景的,而另一些观念则是离奇古怪的,它们可以令人想起网络公司大繁荣的时代。随着这种大繁荣,绝大多数此类观念将会变得无足轻重。但是,在它们中间,没准就会出现像Paypal、Google或Sun这样的成功企业。一些更为传统的公司也正在引起人们的兴趣。通用电气公司(General Electric,GE),是美国最大的工程企业,也已大力发展风力涡轮机技术并积极致力于它们的太阳能利用开发业务。美国纽约的Schenectady实验室的能源研究者正在充分地享受着自己企业的科学民主气氛,他们的研究经费非常充足。
同时,英国石油公司与壳牌公司正在成为学术与创新的领头羊;一些拥有充满希望的企业,如杜邦(DuPont)公司(世界上最大的石油化工企业之一),它们也投入了可再生能源的开发利用。当然,也并不是所有的企业都投入此类研发工作。埃克森—美孚石油公司(Exxon-Mobile),这家世界上最大的私营石油公司就没有从事此类研发工作。但是,在大量的可再生资源研发过程中,也不可能不受环境保护人士的指责。一些人抱怨,许多已有的可再生能源依靠额外的补贴或者其他形式的特殊处理才可被利用。从表面上看,此话当真。但深入分析起来,地球上的所有能源都得依靠“补贴”才可获取,它们既明晰又隐秘,而且它们的开采成本也不尽相同。所以,人们就为发电寻求可再生能源,如风能涡轮机就正是这种可再生能源的施展领域。在多云天气的德国、运营的太阳能工业以及美国人所使用的以玉米为原料的乙醇工厂等都是可再生资源利用的实例,当然,巴西人所使用的以糖为原料制成的乙醇则要便宜得多。虽然这种由非化石燃料进行的发电已经在电力生产中占据了一定的比例,但是似乎这种特殊的发电技术目前还并未形成大气候,它们仅停留在市场上展示创新发明的阶段。
如果世界是理性的,则所有这些关于能源的限制都将被一扫而光,而且正如时下在欧洲所发生的那样,它们会由适当的碳税所替代。根据英国投诉 IPCC的建议,风能的交易价格已经进入了总量管制与排放交易体系。如果目前的风力发电已经具备了与化石燃料的竞争力,那么,其他可再生资源的大发展也就为时不远了。但很遗憾,对这种资源替代的特殊做法可能是相当不错的,但这种调整需要特殊的工艺技术,它们既不喜欢华而不实的好大喜功,也不能在不需要时就匆匆放弃。
贫瘠的世界变得更绿。对此,至少富裕的世界是这么认为的。即使一些西方的政治家和商人对此持否认态度,但那些贫穷的、正在迅速发展的国家已经在越来越多地关注着可再生能源的开发利用。事实是,中国正在以众所周知的速度大建燃煤发电厂。但中国也拥有自己庞大的风力发电能力。在2008年,这种风力发电能力有望增加三分之二。中国拥有数量上排名世界第二的太阳能镜面板,这还不算遍布中国大地的屋(楼)顶的太阳能热水装置——那是世界第一的。巴西拥有仅次于美国的世界第二大风力资源以及最具经济效益的生物质能燃料工业。生物燃料在巴西人的小汽车燃料消费中已经占到了40%的份额,而且很快就会占到发电量中15%的份额(通过制糖废料的燃烧发电)。南非正在成为新型的、安全而简单的核反应器应用的领头羊。从严格意义上讲,核能并不是可再生能源,但核能是无碳排放的,因此,越来越受到人们的欢迎。这些国家以及一些与它们相似的国家正在准备放弃化石燃料。这些国家将因地制宜就地取材地获取自己的能源。所以,如果可再生能源和其他可替代能源在价格方面能具竞争力的话,则穷国和富国都将接受它们。
如果政治的与经济的变化仅仅出现在高价和资源量短缺阶段,而与人类对石油峰值到来的恐慌无关的话,那么,经济变化对这些油气进口国的伤害在很大程度上将取决于石油峰值期之后石油进口量如何快速下降的情况。出口国家的模拟模型表明,人们所能开采出来的石油量在全球范围内下降的速度大大地快于石油出口国的石油产量,因为这些石油出口国的石油需求量也在快速增长。产量的下降(因此供应量也会下降)将会导致油价大幅飙升,如果人们的需求量能够保持在一个计划中的适当水准,并使用替代能源,则这种情况可得到缓解。在石油峰值期到来的20年中,我们一直需要这样行事。根据乐观的预测,石油生产的峰值期将出现在2020年至2030年左右,而对替代能源的重大投资应该在这种危机出现之前就进行,以避免在一些发达国家中人们的生活方式和水准发生明显改变。这些模型表明,石油的价格先会逐步上升,然后随着其他类型燃料和能源的投入使用,油价就会下跌。根据悲观的预计,如果以目前的速度开采,石油的峰值期已经达到或即将到来,任何积极的措施可能都不会有什么作用。据此预测,全球的油气产量将会下降,并可能导致全球市场上一系列连锁反应,还可能造成全球工业文明的倒退。在2008年初,有迹象表明,不断攀升的油价将会使可能衰退的经济形势更加岌岌可危。面对能源危机,广泛采用绿色能源和保持适当的节能生活方式已为人们广泛接受。这已促使人们对可替代动力和燃料能源研究的关注,比如燃料电池技术、液态氮技术、氢燃料技术、生物乙醇制取技术、生物柴油、克里斯低温碳处理技术(Karrick Process)、太阳能利用技术、地热能使用技术、潮汐能、波浪能以及风能与核聚变能的利用等。目前从天然气中获得氢气,为一种纯能量损失过程,而在北美洲和世界其他地区这种氢气的产量正在下降。一旦停止从天然气中提取氢气,人们依然需要从其他能源中获得氢气,当然,其加工处理过程依然需要消耗大量能源。然而,这也使得人们将氢认定为一种能量的携带者,像电力一样,但不是一种资源。未经检验的脱氢加工过程也已证明,水可以作为一种能源。效率机制,例如大功率的发电厂能够明显地更加有效地利用目前已有的发电能力。这是一个用于描述日益增加的交易效率的名词,应用消耗功率去增加可以实现的市场供应而不是增加发电厂的发电能力。因此,目前是一个可替代能源的买方市场。可再生资源有效地利用了自然资源,如太阳光、风、雨水、潮汐以及地热等,它们是可以自然补充的,而且目前的技术水平是可以利用太阳能、风能、水力发电和微型水电能力、运输业中的生物质能与生物燃料。
2008年全球所消耗的能源中,约14%来自于可再生能源,13%来自于传统的生物质能,如木材燃烧。水力是地球上第二大可再生资源,达3%。接下来是热水,占到全球能源消耗中的1.3%。现代技术所开发的地热、风能、太阳能以及海洋能在全球能源消耗中的贡献占0.8%。这些领域的技术应用潜力是极其巨大的,超过了所有其他可以获得的资源量。可再生能源技术往往会因为它们的间歇性或其他原因而备受指责,而可再生能源市场也正以多种形式发展着。
风能的利用以每年30%的速率增加,在全球范围内,装机容量已达100吉瓦,风能已在多个欧洲国家和美国得到了广泛的应用。2006年,全球的光伏(太阳能)工业所产生的电力已达2100兆瓦,太阳能(PV)发电已在德国广泛使用。在美国和西班牙的太阳能发电厂大量运营,其中最大的太阳能发电厂 SEGS坐落在美国的莫哈维(Mojave)大沙漠区,它的年发电量达354兆瓦。全世界最大的地热发电厂位于美国加利福尼亚州的Geysers(黄石公园地区),其发电量达750兆瓦。巴西的可再生能源发电厂是世界上最大的此类发电厂之一,所使用的燃料来源于制糖原料的生物乙醇,在全国汽车用燃料中,18%为生物乙醇。在美国,乙醇燃料也得到了广泛的应用。目前,一些国家已经制定了大型的可再生能源开发计划,可再生能源激活素目前在发电领域的应用尚不广泛,多用于偏僻而遥远的地区,而能源在人类社会的发展中则是至关重要的。肯尼亚的家庭太阳能拥有量占全球之冠,每年大约有30000个小型(20~100瓦)太阳能利用系统投入使用,气候变化与高油价有着密切的关系,石油峰值期和日趋增加的政府支持正在促进着可再生能源利用的相关立法,加速它们的利用与商业化。
所有可再生资源图示
(1)G是常见白色难溶盐,相对分子质量是100,则G是碳酸钙,A是高粱、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏得到一种可再生能源,则A是酒精,在氧气中能燃烧生成二氧化碳和水,则B是氧气,生成的C和D为水和二氧化碳,C能和F反应生成D和碳酸钙,则C可能是二氧化碳,D可能是水,与E氧化钙反应生成F为氢氧化钙,所以本题答案为:酒精,CaO;
(2)反应①是酒精在氧气中燃烧生成二氧化碳和水,所以本题答案为:C2H5OH+3O2
| ||
(3)反应②是氧化钙与水反应生成氢氧化钙,属于化合反应,反应④是碳酸钙高温分解生成氧化钙和二氧化碳,属于分解反应,所以本题答案为:化合反应,分解反应;
(4)反应③是二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙和水,所以本题答案安慰:Ca(OH)2+CO2═CaCO3↓+H2O.
煤 石油 天然气是三大化石燃料,是不可再生能源。
可再生能源发电项目公司和电网企业,应通过国家能源局官方网站首页(www.nea.gov.cn)的“在线办事-可再生能源发电项目信息管理系统”(以下简称“信息管理系统”)进行注册,并按“信息管理系统”相关提示,按顺序完成“前期工作”、“核准备案”、“项目建设”和“补助目录申报”等页面的信息填报和附件上传工作;已通过“信息管理系统”注册和填报项目信息的项目公司和电网企业,需补充完善相关信息。
对于分布式光伏发电项目,非自然人分布式光伏发电项目的项目业主应通过“信息管理系统”进行注册和填报项目相关信息;自然人分布式发电光伏项目由电网企业代为申报电价补贴,无需个人通过“信息管理系统”填报。
需要说明的是,补贴目录申报,一定要取得项目并网验收意见单。
第一步:登录国家能源局网站(http://www.nea.gov.cn/)。
注意:务必使用IE8及以上浏览器,切记切记!
第二步:点击进入“可再生能源发电项目信息管理系统”。
第三步:账号注册。记住网页下方的技术服务电话,后面会有用处。
注册信息提交以后,一定要拨打上面的技术服务电话,请求审核,审核通过后,对方会电话通知,就可以登录了。
第四步:信息填报。
可再生能源发电项目信息管理系统的界面如下图示:
需要先将项目前期信息填报,提交后,才可以继续填报项目信息
2、信息中心形式校验
国家可再生能源信息管理中心(以下简称“信息中心”),通过“信息管理系统”对各省(区、市)申报项目资料的完整性进行形式上的校验,并对企业填报项目信息提供指导和服务。
3、省级主管部门初审
各省(区、市)能源主管部门对通过形式校验的电价附加资金补助申报项目信息进行在线初审,对初审通过的项目,通过“信息管理系统”导出打印可再生能源电价附加资金补助目录申报表(申报表格式参见《可再生能源电价附加补助资金管理暂行办法》(财建〔2012〕102 号)附 1)。
对完成在线初审的项目,项目业主按照省级财政、价格、能源主管部门要求,将申报工作所需的项目纸质申报材料分别报送至本省(区、市)财政、价格、能源主管部门。最终由省级财政、价格、能源主管部门联合上报财政部、发展改革委、国家能源局并提交项目纸质申报材料。
在国家电网公司、南方电网公司经营范围内的分布式项目,由其下属省(区、市)电力公司汇总,并经省级财政、价格、能源主管部门审核同意后报国家电网公司和南方电网公司。国家电网公司和南方电网公司审核汇总后报财政部、发展改革委、国家能源局。
4、补助目录申报审核要点
对于已实行年度开发计划管理的风电项目和光伏电站项目,需经能源主管部门确认进入风电核准计划、年度开发方案或光伏发电年度实施方案的具体项目名单后,由信息中心录入“信息管理系统”后企业方可进行在线信息填报。
各级主管部门和信息中心重点对审批、核准或备案项目是否符合规划和年度开发计划、程序是否合法、手续是否完备、并网时间是否符合本次目录申报条件进行审查核实。
可再生能源发电项目业主按照《国家能源局关于实行可再生能源发电项目信息化管理的通知》(国能新能〔2015〕358 号)要求,完整填报建成后的月度运营信息,并上传电费结算单、结算发票等,便于确认并网建成时间,加快补助目录审核工作。
| D |
| 试题分析:A、煤、石油是不可再生能源.故A错误;B、由我国能源消费结构比例图可知,煤炭占我国能源消费68%.故3错误;C、以煤炭为主的能源会引起溫室效应、大气污染等,应减少使用.故C错误;D、为了节约能源、减少环境污染,应适度发展水电、风电、核电等.故 D正确,因此选D. |
(2)浮子所受浮力为:F=ρgV,
浮子对油液做功W=(F-G)h=(ρgV-G)h,
已知上浮所用时间为
| t |
| 2 |
所以浮子上浮时对油液做功的实际功率P=
| W |
| t/2 |
| 2(ρgV?G)h |
| t |
(3)浮子上浮时的有用功W有用=UI×
| t |
| 2 |
| UIt |
| 2 |
则此波浪发电系统的效率η=
| W有用 |
| W总 |
| ||
| ρgVh |
| UIt |
| 2ρgVh |
故答案为:(1)机械;可再生;(2)
| 2(ρgV?G)h |
| t |
| UIt |
| 2ρgVh |
物理和数学上需要背的只有定义和使用条件。
1.杠杆:一根在力的作用下能绕着固定点转动的硬 棒就叫杠杆。
2.什么是支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂?
(1)支点:杠杆绕着转动的点(o)
(2)动力:使杠杆转动的力(F1)
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力(F2)
(4)动力臂:从支点到动力的作用线的距离(L1)。
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(L2)
3.杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂.或写作:F1L1=F2L2 或写成 。这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。
4.三种杠杆:
(1)省力杠杆:L1>L2,平衡时F1<F2。特点是省力,但费距离。(如剪铁剪刀,铡刀,起子)
(2)费力杠杆:L1<L2,平衡时F1>F2。特点是费力,但省距离。(如钓鱼杠,理发剪刀等)
(3)等臂杠杆:L1=L2,平衡时F1=F2。特点是既不省力,也不费力。(如:天平)
5.定滑轮特点:不省力,但能改变动力的方向。(实 质是个等臂杠杆)
6.动滑轮特点:省一半力,但不能改变动力方向,要费距离.(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)
7.滑轮组:使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。
1.功的两个必要因素:一是作用在物体上的力;二 是物体在力的方向上通过的距离。
2.功的计算:功(W)等于力(F)跟物体在力的方向上 通过的距离(s)的乘积。(功=力×距离)
3. 功的公式:W=Fs;单位:W→焦;F→牛顿;s→米。(1焦=1牛•米).
4.功的原理:使用机械时,人们所做的功,都等于不用机械而直接用手所做的功,也就是说使用任何机械都不省功。
5.斜面:FL=Gh斜面长是斜面高的几倍,推力就是物重的几分之一。(螺丝也是斜面的一种)
6.机械效率:有用功跟总功的比值叫机械效率。
计算公式:P有/W=η
7.功率(P):单位时间(t)里完成的功(W),叫功率。
计算公式:。单位:P→瓦特;W→焦;t→秒。(1瓦=1焦/秒。1千瓦=1000瓦)
第十二章 机械能和内能知识归纳
1.一个物体能够做功,这个物体就具有能(能量)。
2.动能:物体由于运动而具有的能叫动能。
3.运动物体的速度越大,质量越大,动能就越大。
4.势能分为重力势能和弹性势能。
5.重力势能:物体由于被举高而具有的能。
6.物体质量越大,被举得越高,重力势能就越大。
7.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具的能。
8.物体的弹性形变越大,它的弹性势能就越大。
9.机械能:动能和势能的统称。(机械能=动能+势能)单位是:焦耳
10. 动能和势能之间可以互相转化的。
方式有:动能 重力势能;动能 弹性势能。
11.自然界中可供人类大量利用的机械能有风能和水能。
1.内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能 和分子势能的总和叫内能。(内能也称热能)
2.物体的内能与温度有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
3.热运动:物体内部大量分子的无规则运动。
4.改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
5.物体对外做功,物体的内能减小;
外界对物体做功,物体的内能增大。
6.物体吸收热量,当温度升高时,物体内能增大;
物体放出热量,当温度降低时,物体内能减小。
7.所有能量的单位都是:焦耳。
8.热量(Q):在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。(物体含有多少热量的说法是错误的)
9.比热(c ):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热。
10.比热是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质相同,比热就相同。
11.比热的单位是:焦耳/(千克•℃),读作:焦耳每千克摄氏度。
12.水的比热是:C=4.2×103焦耳/(千克•℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
13.热量的计算:
① Q吸=cm(t-t0)=cm△t升 (Q吸是吸收热量,单位是焦耳;c 是物体比热,单位是:焦/(千克•℃);m是质量;t0是初始温度;t 是后来的温度。
② Q放 =cm(t0-t)=cm△t降
1.热值(q ):1千克某种燃料完全燃烧放出的热量,叫热值。单位是:焦耳/千克。
2.燃料燃烧放出热量计算:Q放 =qm;(Q放 是热量,单位是:焦耳;q是热值,单位是:焦/千克;m 是质量,单位是:千克。
3.利用内能可以加热,也可以做功。
4.内燃机可分为汽油机和柴油机,它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功1次,活塞往复2次,曲轴转2周。
5.热机的效率:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比,叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标
6.在热机的各种损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。
第十三章 电路初探知识归纳
1. 电源:能提供持续电流(或电压)的装置。
2. 电源是把其他形式的能转化为电能。如干电池是把化学能转化为电能。发电机则由机械能转化为电能。
3. 有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合。
4. 导体:容易导电的物体叫导体。如:金属,人体,大地,酸、碱、盐的水溶液等。
5. 绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体。如:橡胶,玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等。
6. 电路组成:由电源、导线、开关和用电器组成。
7. 电路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)断路:断开的电路叫开路;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路。
8. 电路图:用符号表示电路连接的图叫电路图。
9. 串联:把电路元件逐个顺次连接起来的电路,叫串联。(电路中任意一处断开,电路中都没有电流通过)
10. 并联:把电路元件并列地连接起来的电路,叫并联。(并联电路中各个支路是互不影响的)
1.电流的大小用电流强度(简称电流)表示。
2.电流I的单位是:国际单位是:安培(A);常用单位是:毫安(mA)、微安(µA)。1安培=103毫安=106微安。
3.测量电流的仪表是:电流表,它的使用规则是:①电流表要串联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上。
4.实验室中常用的电流表有两个量程:①0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的电流值是0.1安。
1.电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置。
2.电压U的单位是:国际单位是:伏特(V);常用单位是:千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(µV)。1千伏=103伏=106毫伏=109微伏。
3.测量电压的仪表是:电压表,它的使用规则是:①电压表要并联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程;
4.实验室中常用的电压表有两个量程:①0~3伏,每小格表示的电压值是0.1伏;②0~15伏,每小格表示的电压值是0.5伏。
5.熟记的电压值:
①1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;④对人体安全的电压是:不高于36伏;⑤工业电压380伏。
1.电阻(R):表示导体对电流的阻碍作用。(导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小)。
2.电阻(R)的单位:国际单位:欧姆(Ω);常用的单位有:兆欧(MΩ)、千欧(KΩ)。 1兆欧=103千欧;1千欧=103欧。
3.决定电阻大小的因素:导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度。(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关)
4.变阻器:(滑动变阻器和电阻箱)
(1)滑动变阻器:
① 原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的。
② 作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压。
③ 铭牌:如一个滑动变阻器标有“50Ω2A”表示的意义是:最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A。
④ 正确使用:A.应串联在电路中使用;B.接线要“一上一下”;C.通电前应把阻值调至最大的地方。
(2)电阻箱:是能够表示出电阻值的变阻器。
第十四章 欧姆定律知识归纳
1.欧姆定律:导体中的电流,与导体两端的电压成 正比,与导体的电阻成反比。
2.公式:( )式 中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω)。1安=1伏/欧。
3.公式的理解:①公式中的I、U和R必须是在同一段电路中;②I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一。
4.欧姆定律的应用:
① 同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关, 但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大。(R=U/I)
②当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小。(I=U/R)
③当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大。(U=IR)
5.电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联)
① 电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
② 电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)
③ 电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个阻值相同的电阻串联,则有R总=nR
④分压作用
⑤ 比例关系:电流:I1∶I2=1∶1
6.电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联)
① 电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)
② 电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)
③ 电阻:(总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和)如果n个阻值相同的电阻并联,则有R总= R
④ 分流作用
⑤ 比例关系:电压:U1∶U2=1∶1
第十五章 电功和电热知识归纳
1.电功(W):电流所做的功叫电功,
2.电功的单位:国际单位:焦耳。常用单位有:度(千瓦时),1度=1千瓦时=3.6×106焦耳。
3.测量电功的工具:电能表(电度表)
4.电功计算公式:W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒)。
5.利用W=UIt计算电功时注意:①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量。
6. 计算电功还可用以下公式:W=I2Rt ;W=Pt;W=UQ(Q是电量);
7. 电功率(P):电流在单位时间内做的功。单位有:瓦特(国际);常用单位有:千瓦
8. 计算电功率公式:(式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V);I→安(A)
9.利用计算时单位要统一,①如果W用焦、t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时、t用小时,则P的单位是千瓦。
10.计算电功率还可用右公式:P=I2R和P=U2/R
11.额定电压(U0):用电器正常工作的电压。
12.额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率。
13.实际电压(U):实际加在用电器两端的电压。
14.实际功率(P):用电器在实际电压下的功率。
当U >U0时,则P >P0 ;灯很亮,易烧坏。
当U <U0时,则P <P0 ;灯很暗,
当U = U0时,则P = P0 ;正常发光。
(同一个电阻或灯炮,接在不同的电压下使用,则有;如:当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。例“220V100W”是表示额定电压是220伏,额定功率是100瓦的灯泡如果接在110伏的电路中,则实际功率是25瓦。)
15.焦耳定律:电流通过导体产生的热量,与电流的平方成正比,与导体的电阻成正比,与通电时间成正比。
16.焦耳定律公式:Q=I2Rt ,(式中单位Q→焦;I→安(A);R→欧(Ω);t→秒。)
17.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热 量(电热),则有W=Q,可用电功公式来计算Q。(如电热器,电阻就是这样的。)
1.家庭电路由:进户线→电能表→总开关→保险盒→用电器。
2.两根进户线是火线和零线,它们之间的电压是220伏,可用测电笔来判别。如果测电笔中氖管发光,则所测的是火线,不发光的是零线。
3.所有家用电器和插座都是并联的。而开关则要与它所控制的用电器串联。
4.保险丝:是用电阻率大,熔点低的铅锑合金制成。它的作用是当电路中有过大的电流时,保险产生较多的热量,使它的温度达到熔点,从而熔断,自动切断电路,起到保险的作用。
5.引起电路中电流过大的原因有两个:一是电路发生短路;二是用电器总功率过大。
6.安全用电的原则是:①不接触低压带电体;②不靠近高压带电体。
在安装电路时,要把电能表接在干路上,保险丝应接在火线上(一根足够);控制开关应串联在干路
第十六章 电转换磁知识归纳
1.磁性:物体吸引铁、镍、钴等物质的性质。
2.磁体:具有磁性的物体叫磁体。它有指向性:指南北。
3.磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。
① 任何磁体都有两个磁极,一个是北极(N极);另一个是南极(S极)
② 磁极间的作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。
4.磁化:使原来没有磁性的物体带上磁性的过程。
5.磁体周围存在着磁场,磁极间的相互作用就是通过磁场发生的。
6.磁场的基本性质:对入其中的磁体产生磁力的作用。
7.磁场的方向:在磁场中的某一点,小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
8.磁感线:描述磁场的强弱和方向而假想的曲线。磁体周围的磁感线是从它北极出来,回到南极。(磁感线是不存在的,用虚线表示,且不相交)
9.磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、小磁针静止时北极指的方向相同。
10.地磁的北极在地理位置的南极附近;而地磁的南极则在地理位置的北极附近。(地磁的南北极与地理的南北极并不重合,它们的交角称磁偏角,这是我国学者:沈括最早记述这一现象。)
11.奥斯特实验证明:通电导线周围存在磁场。
12.安培定则:用右手握螺线管,让四指弯向螺线管中电流方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的北极(N极)。
13.安培定则的易记易用:入线见,手正握;入线不见,手反握。大拇指指的一端是北极(N极)。(注意:入的电流方向应由下至上放置)
14.通电螺线管的性质:①通过电流越大,磁性越强;②线圈匝数越多,磁性越强;③插入软铁芯,磁性大大增强;④通电螺线管的极性可用电流方向来改变。
15.电磁铁:内部带有铁芯的螺线管就构成电磁铁。
16.电磁铁的特点:①磁性的有无可由电流的通断来控制;②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节;③磁极可由电流方向来改变。
17.电磁继电器:实质上是一个利用电磁铁来控制的开关。它的作用可实现远距离操作,利用低电压、弱电流来控制高电压、强电流。还可实现自动控制。
18.电磁感应:闭合电路的一部分导体在磁场中做切 割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫电磁感应,产生的电流叫感应电流。
19. 产生感生电流的条件:①电路必须闭合;②只是电路的一部分导体在磁场中;③这部分导体做切割磁感线运动。
20. 感应电流的方向:跟导体运动方向和磁感线方向有关。
21. 电磁感应现象中是机械能转化为电能。
22. 发电机的原理是根据电磁感应现象制成的。交流发电机主要由定子和转子。
23. 高压输电的原理:保持输出功率不变,提高输电电压,同时减小电流,从而减小电能的损失。
24. 磁场对电流的作用:通电导线在磁场中要受到磁 力的作用。是由电能转化为机械能。应用是制成电动机。
25. 通电导体在磁场中受力方向:跟电流方向和磁感 线方向有关。
26. 直流电动机原理:是利用通电线圈在磁场里受力 转动的原理制成的。
27.交流电:周期性改变电流方向的电流。
28.直流电:电流方向不改变的电流。
第十七章 电磁波与现代通信知识归纳
1.信息:各种事物发出的有意义的消息。
人类历史上,信息和信息传播活动经历了五次巨大的变革是:①语言的诞生;②文字的诞生;③印刷术的诞生;④电磁波的应用;⑤计算机技术的应用。(要求会正确排序)
2.早期的信息传播工具:烽火台,驿马,电报机,电话等。
3.人类储存信息的工具有:①牛骨﹑竹简、木牍,②书,③磁盘﹑光盘。
4.所有的波都在传播周期性的运动形态。例如:水和橡皮绳传播的是凸凹相间的运动形态,而弹簧和声波传播的是疏密相间的运动形态。
5.机械波是振动形式在介质中的传播,它不仅传播了振动的形式,更主要是传播了振动的能量。当信息加载到波上后,就可以传播出去。
6.有关描述波的性质的物理量:①振幅A:波源偏离平衡位置的最大距离,单位是m.②周期T:波源振动一次所需要的时间,单位是s.③频率f:波源每秒类振动的次数,单位是Hz.④波长λ:波在一个周期类传播的距离,单位是m.
7.波的传播速度v与波长、频率的关系是:λ. v=——=λf T
8.电磁波是在空间传播的周期性变化的电磁场,由于电磁场本身具有物质性,因此电磁波传播时不需要介质。
9.电磁波谱(按波长由小到大或频率由高到低排列):γ射线、X射线、紫外线、可见光(红橙黄绿蓝靛紫)、红外线﹑微波﹑无线电波。(要了解它们各自应用)。
10.人类应用电磁波传播信息的历史经历了以下变化:①传播的信息形式从文字→声音→图像;②传播的信息量由小到大;③传播的距离由近到远④传播的速度由慢到快。
11.现代“信息高速公路”的两大支柱是:卫星通信和光纤通信,其中光纤通信优点是:容量大、不受外界电磁场干扰、不怕潮湿、不怕腐蚀,互联网是信息高速公路的主干线,互联网用途有:①发送电子邮件;②召开视频会议;③网上发布新闻;④进行远程登陆,实现资源共享等。
12. 电视广播、移动通信是利用微波传递信号的。
第十八章 能源与可持续发展知识归纳
1. 人类开发利用能源的历史:火→化石能源→电能→核能。
2.能源的种类很多,从不同角度可以分为:一次能源和二次能源;可再生能源和不可再生能源;常规能源(传统能源)和新能源;清洁能源和非清洁能源等。
3.核能获取的途径有两条:重核的裂变和轻核的聚变(聚变也叫热核反应)。原子弹和目前人类制造的核电站是利用重核的裂变释放能量的,而氢弹则是利用轻核的聚变释放能量的。
4.核电站主要组成包括:核反应堆、热交换器、汽轮机和发电机等。
5.太阳能是由不断发生的核聚变产生的,地球上除核能、地热能和潮汐能以外的所有的能量,几乎都来自太阳。人类利用太阳能的三种方式是:①光热转换(太阳能热水器);②光电转换(太阳能电池);③光化转换(绿色植物)。
6.能量的转化和守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化或转移的过程中,其总量保持不变。
7.能量的转移和转化具有方向性。输出的有用能量
转换的能量
8.能量转换装置的效率= ——————————×100%
(2)不允许不经过用电器,直接将电源两极相连,否则会发生短路。
2连图方法:先串后并。
测量电压实验;
与被测导体并联,[使用方法;一校(校零)二并(电压表与待测电路并联)三接(使用时要试接触大量程且正进负出)四禁(不允许将电压表与待测电路串联)
电阻与哪些因素有关实验:
1.提出问题
2猜想与假设;电阻的大小可能与材料,长度,横截面积有关
研究方法;控制变量法
(1)研究电阻与材料的关系
保持长度和横截面积相同改变材料
(2)研究电阻与长度的关系
保持材料和横截面积相同改变长度
(3研究电阻与横截面积的关系
保持材料和长度相同改变横截面积
现象;
结论:导体的电阻与材料,长度,横截面积有关
同种材料相同的横截面积,导体的电阻与长度成正比
同种材料相同的长度,导体的电阻与横截面积成反比
注;电阻还与温度有关,大部分金属导体随温度的升高而增大
电阻与电流电压无关,电阻是导体本身的一种性质
欧姆定律
电流与哪些因素有关
1猜想;电流与电压,电阻有关
2步骤;1研究电流与电压的关系
保持电阻不变,改变电阻两端的电压
结论;在电阻相同时,电流与电压成正比
2研究电流与电阻的关系
保持电压不变,改变电阻
结论;在电压相同时,电流与电阻成反比
总结;一段导体中的电流与这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
伏安法测电阻
器材;电流表 电压表 电源 导线 开关 滑动变阻器
原理;R=u/I
注意开关处于断开状态(实验前)
滑动变阻器滑到最大阻值处
电流表电压表的量程应根据用电器而定
结论;定值电阻与其两端电压无关,与通过它的电流无关
灯泡的电阻随着其两端的电压,温度,电流的增大而增大
电流做功与那些因素有关
猜想,W与U,I,t有关
器材;电流表 电压表 温度计 秒表 天平
步骤;研究电功与电压的关系
结论;在电流和通电时间相同时,电功与电压成正比
研究电功与电流的关系
保持电压和通电时间相同
结论在电压与通电时间相同时,电功与电流成正比
研究电功与通电时间的关系
结论在电流和电压相同时,电功与通电时间成正比
题型一 空气和氧气
空气按体积计算大约是:氮气78%、氧气21%、稀有气体0.94%、二氧化碳0.03%、其他气体和杂质0.03%。空气中各成分有许多用途,如:焊接金属时,用氮气保护金属,使其不被氧化;保存食物时,常用氮气作保护气。
氧气在通常状况下是一种没有颜色、没有气味的气体,氧气不易溶于水,密度比空气略大。氧气是一种化学性质比较活泼的气体,具有较强的氧化性,可与许多物质发生氧化反应,如碳、磷、硫、铁、铝、镁、铜、一氧化碳、氢气、甲烷、乙醇等。
实验室常用H2O2、KClO3、KMnO4、来制取氧气,用带火星的木条来检验氧气,用向上排空气法和排水法收集氧气,根据反应物的状态和反应条件来确定氧气的发生装置,氧气的主要用途是供给呼吸和支持燃烧。
题型二 水与常见的溶液
通常状况下,纯净的水是无色、无味、透明的液体。水在直流电的作用下,分解生成氢气和氧气,证明了水是由氢元素和氧元素组成的。
硬水和软水可用肥皂水区分,起浮渣的是硬水。通过煮沸、蒸馏的方法可以实现硬水的软化。
水体污染包括:工业废水、生活污水的任意排放,农药、化肥的不合理施用。
浓硫酸、氢氧化钠固体、生石灰溶于水,溶液温度升高。硝酸铵溶于水,溶液温度降低。
汽油可以溶解油污形成的溶液,洗涤剂乳化油污形成乳浊液。
饱和溶液和不饱和溶液在一定条件可以相互转化。
大部分固体物质的溶解度随着温度的升高而增大,例如KNO3。少数固体物质的溶解度受温度的影响很小,如NaCl。极少数固体物质的溶解度随温度升高而减小,如Ca(OH)2。气体物质的溶解度随温度的升高而减小,如O2。
饱和溶液被蒸发或改变温度可得到晶体。
稀释前后溶质的质量不表。
溶质的质量分数=溶质质量/溶液质量×100%
题型三 碳和碳的化合物
碳有多种单质,如金刚石、石墨、活性炭等。自然界最硬的物质就是金刚石,可以用来作钻头、玻璃刀等。石墨可以导电。活性炭具有很好的吸附性,可以用来净水等。它们的性质有很大差别的原因就是碳原子的排列方式不同。
常温下,碳的化学性质稳定。木炭等具有可燃性和还原性。
二氧化碳通常状况下是无色、无味的气体,密度比空气的大,能溶于水。二氧化碳能够跟水、石灰水、氢氧化钠溶液反应。
一氧化碳是一种无色、无味、难溶于水的气体,具有毒性、可燃性和还原性。
在实验室用大理石或石灰石跟稀盐酸反应来制取二氧化碳。用向上排空气法收集二氧化碳。
因为二氧化碳的密度比空气大、且不燃烧也不支持燃烧、所以是常用的灭火剂。
一氧化碳常用作燃料和炼铁。
题型四 金属和金属矿物
金属是一类重要的材料。金属具有一些共同的物理性质:常温下金属为固体(汞除外),有金属光泽,大多数金属是热和电的良导体,有延展性,密度较大,熔点较高。Mg、Al、Fe、Cu在一定条件下能与氧气反应,剧烈程度不同。铁生锈是铁同时跟氧气和水反应。
炼铁的原理是在高温条件下用还原剂CO从铁的氧化物中将铁还原出来。
合金一般比组成它们的纯金属的硬度高,熔点低,抗腐蚀性更高。日常生活中大量使用的是合金,如生铁和钢。
矿物的储量有限,而且不能再生,所以我们必须重视金属资源的保护,如防锈、回收废旧金属等。
题型五 酸、碱、盐
纯净的浓盐酸是无色、有刺激性气味的液体、在空气里易挥发、瓶口会形成白雾。浓硫酸是无色、黏稠的油状液体,有吸水性和脱水性,溶于水放出大量的热,有很强的腐蚀性。
稀盐酸、稀硫酸有很多相似的化学性质。如都能使紫色的石蕊试液变红,酚酞不变色;都能跟Mg、Fe、Zn等活泼金属发生置换反应;都能跟Fe203、CaO等金属氧化物发生反应;都能与碱发生中和反应等。
常见的碱有NaOH和Ca(OH)2。它们都能使紫色的石蕊试液变蓝,酚酞变红;都能跟某些非金属氧化物如CO2发生反应;都能与酸发生中和反应;都能跟某些盐发生反应。
可以用PH试纸测溶液的酸碱度,测出来的PH应为整数。使用PH试纸时不能润湿,不能放入待测液里。
中和反应有广泛的应用。如处理工业废水、治疗胃酸过多等。
稀释浓硫酸时,一定要把浓硫酸沿器壁慢慢注入水中,并不断搅拌,切不可将水倒进浓硫酸里。
常见的盐有NaCl、Na2CO3、NaHCO3、CaCO3。它们在生产和生活中都有广泛的应用。
化学肥料分为:氮肥、磷肥、钾肥和复合肥。对促进作物生长有重要作用。氮肥可以用加熟石灰研磨的方法来鉴别。
•专题二 物质构成的奥秘
题型一 构成物质的微粒
构成物质的微粒有分子、原子和离子。有些物质是由分子直接构成的,如O2、H2、CO2 、CH4等。有些物质是由原子直接构成的,如金刚石、石墨、硅、铜、铁等。有些物质是由离子构成的,如NaCl等。分子是由原子构成的,原子得失电子成为离子。
分子总是不断运动着,分子间有间隔,分子很小。同种物质的分子性质相同,不同种物质的分子性质不同。发生化学变化时分子可分,原子不可分。
原子是化学变化中的最小粒子。分子的破裂和原子的重新组合是化学变化的基础。
题型二 元素与元素周期表
元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称,即元素的种类是由核电荷数决定的。元素符号既表示一种元素也表示这种元素的一个原子。
同族元素最外层电子数相同(不包括He),同周期元素电子层数相同。
题型三 物质的组成、构成与分类
物质分为混合物和纯净物
纯净物分为单质和化合物
化合物又可分为氧化物、酸、碱、盐
元素的组成是宏观描述,分子、原子、离子构成物质是微观描述。
题型四 化合价与化学式
化学式是用元素符号及数字的组合来表示物质组成的式子。化学式用化合价来表示原子间相互化合的数目。
•专题三 物质的化学变化
题型一 化学变化的基本特征
化学变化的基本特征是有新物质生成。发生化学变化时,常常会产生一些现象,如发光、发热、产生气体、生成沉淀等。
题型二 化学反应的类型
化学反应的基本类型:1. 化合反应: 多变一
2.分解反应: 一变多
3. 置换反应: 单质1+化合物1===单质2+化合物2
4. 复分解反应:化合物1+化合物2===化合物3+化合物4
•专题四 化学与社会发展
题型一 化学与能源
燃料中对环境污染较小的燃料为甲烷、酒精等;最清洁的燃料为氢气,其燃烧生成物只有水,对环境无污染。
物质燃烧同时满足三个条件:1.可燃物;2.与氧气接触;3.温度达到着火点。灭火常用的方法有:1.移走或清除可燃物;2.降温至可燃物着火点以下;3.将可燃物与空气隔绝。
化石燃料是不可再生能源,而且大量使用污染环境,因此需要综合利用资源,开发新能源,如太阳能、风能、核能等。
题型二 化学与材料
日常生活中用得最多的合成材料有塑料、合成纤维和合成橡胶。塑料的广泛应用,带来了“白色污染”。常用的天然纤维有羊毛和棉花。
题型三 化学与环境
随着工业的发展,排放到空气中的有害气体和烟尘对空气造成了污染。大气污染物有CO、SO2、NO2等。使用清洁能源和积极植树造林可改善空气质量。
造成水污染的因素有:工业生产中废水和生活污水的任意排放、农药化肥的不合理使用等。解决水污染的途径有:关闭重污染工厂、废水处理后再排放、使用无磷洗衣粉等。
题型四 化学元素与人体健康
人体内含量较多的元素有:C、H、O、N等。人体内的微量元素有:Zn、Fe、Se、I等,虽然含量少,但对人体的健康的影响很大。缺少某种元素会引起某种疾病。
食物的成分主要有蛋白质、糖类、油脂、维生素、无机盐和水六大类,通常称为营养素。
•专题五 科学探究
题型一 实验基本技能
1.药品取用
(1)药品取用“三原则”
三不原则:不能用手接触药品;不能把鼻孔凑到容器口去闻药品气味;不能尝任何药品的味道。
节约原则:严格按照实验规定的用量;若没有说明用量,一般应该按最小量取用:液体1—2mL,固体只需盖满试管底部。
处理原则:实验剩余的药品既不能放回原瓶,也不要随意丢弃,更不能带出实验室,要放入指定容器内。
(2)药品的取用方法
取用固体药品一般用药匙,块状药品用镊子夹取。拿细口瓶倒液体时,使标签向着手心,瓶口要紧贴着试管口。
正确的量取液体方法是:量筒必须放平稳,人的视线应该对准刻度线的一方,并与凹液面的最低处保持水平。仰视刻度,所量的液体就偏多。
称量药品时,要“左物右码”。
2.物质的加热
要用酒精灯的外焰加热。被加热玻璃仪器的外壁的水在加热前擦干。试管夹要夹在距试管口三分之一处。加热时要先预热,然后对准药品部位加热。给试管里固体加热,试管口要略向下倾斜。给试管里液体加热,液体体积不能超过试管容积三分之一,应该使试管和实验台成45°角,试管口不要对着有人的地方。烧的很热的玻璃容器,不要直接放在实验台上,也不要立即用水冲洗。
3.配制一定溶质质量分数的溶液
若固体溶质是纯净物,一般分为三步:计算、称量、溶解。用到的仪器有:托盘天平、药匙、量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒等。
题型二 常见气体与净化
初中常见气体的制取包括O2、H2和CO2。它们都可以用浓硫酸来干燥,但CO2不能用NaOH固体干燥,O2和H2可以。
制取O2、H2和CO2的发生装置都可选用常温固液型。制取氧气若用KClO3、KMnO4则选用加热固固型发生装置。O2、CO2用向上排空气法收集,H2用向下排空气法收集。O2、H2可用排水法收集,而CO2不能用排水法收集。
题型三 物质的检验
CO2用澄清石灰水来检验。O2用带火星木条检验。H+用石蕊试液等来检验。OH-用石蕊试液、酚酞试液、CuSO4等来检验。NH4+用熟石灰来检验。CO32-用稀盐酸和澄清石灰水来检验。Cl-用AgNO3来检验。SO42-用Ba2+检验。
题型四 分离和提纯
1.用物理方法分离和提纯
①过滤。分离不溶于液体的固体物质。
②蒸发结晶:提纯溶解度受温度影响不大的物质。
③降温结晶:提纯溶解度受温度影响很大的物质。
2.用化学方法分离和提纯
①除杂质的过程中,不能引入其他杂质。
②不能使被提纯的物质减少。
③要使被提纯的物质容易与杂质分离。
题型五 实验探究与设计
实验探究的步骤是:猜想与假设→制定计划→进行实验→收集证据→解释与结论→反思与评价→表达与交流
实验设计应考虑: ①方案:设计简捷,在常规条件下进行,科学合理
②操作:尽量少的实验步骤。简单易行
③原料:来源广,价格低,用量少
④环保: 符合绿色化学要求,避免造成环境污染
⑤实验:装置简单,操作简便,现象明显。
⑥安全:避免实验事故发生。
⑥产物:容易提纯。
初中化学方程式反应现象、应用大全
化学方程式 反应现象 应用
2Mg+O2点燃或Δ2MgO 剧烈燃烧.耀眼白光.生成白色固体.放热.产生大量白烟 白色信号弹
2Hg+O2点燃或Δ2HgO 银白液体、生成红色固体 拉瓦锡实验
2Cu+O2点燃或Δ2CuO 红色金属变为黑色固体
4Al+3O2点燃或Δ2Al2O3 银白金属变为白色固体
3Fe+2O2点燃Fe3O4 剧烈燃烧、火星四射、生成黑色固体、放热 4Fe + 3O2高温2Fe2O3
C+O2 点燃CO2 剧烈燃烧、白光、放热、使石灰水变浑浊
S+O2 点燃SO2 剧烈燃烧、放热、刺激味气体、空气中淡蓝色火焰.氧气中蓝紫色火焰
2H2+O2 点燃2H2O 淡蓝火焰、放热、生成使无水CuSO4变蓝的液体(水) 高能燃料
4P+5O2 点燃2P2O5 剧烈燃烧、大量白烟、放热、生成白色固体 证明空气中氧气含量
CH4+2O2点燃2H2O+CO2 蓝色火焰、放热、生成使石灰水变浑浊气体和使无水CuSO4变蓝的液体(水) 甲烷和天然气的燃烧
2C2H2+5O2点燃2H2O+4CO2 蓝色火焰、放热、黑烟、生成使石灰水变浑浊气体和使无水CuSO4变蓝的液体(水) 氧炔焰、焊接切割金属
2KClO3MnO2 Δ2KCl +3O2↑ 生成使带火星的木条复燃的气体 实验室制备氧气
2KMnO4Δ K2MnO4+MnO2+O2↑ 紫色变为黑色、生成使带火星木条复燃的气体 实验室制备氧气
2HgOΔ2Hg+O2↑ 红色变为银白、生成使带火星木条复燃的气体 拉瓦锡实验
2H2O通电2H2↑+O2↑ 水通电分解为氢气和氧气 电解水
Cu2(OH)2CO3Δ2CuO+H2O+CO2↑ 绿色变黑色、试管壁有液体、使石灰水变浑浊气体 铜绿加热
NH4HCO3ΔNH3↑+ H2O +CO2↑ 白色固体消失、管壁有液体、使石灰水变浑浊气体 碳酸氢铵长期暴露空气中会消失
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 有大量气泡产生、锌粒逐渐溶解 实验室制备氢气
Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ 有大量气泡产生、金属颗粒逐渐溶解
Mg+H2SO4 =MgSO4+H2↑ 有大量气泡产生、金属颗粒逐渐溶解
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2↑ 有大量气泡产生、金属颗粒逐渐溶解
Fe2O3+3H2 Δ 2Fe+3H2O 红色逐渐变为银白色、试管壁有液体 冶炼金属、利用氢气的还原性
Fe3O4+4H2 Δ3Fe+4H2O 黑色逐渐变为银白色、试管壁有液体 冶炼金属、利用氢气的还原性
WO3+3H2Δ W +3H2O 冶炼金属钨、利用氢气的还原性
MoO3+3H2 ΔMo +3H2O 冶炼金属钼、利用氢气的还原性
2Na+Cl2Δ或点燃2NaCl 剧烈燃烧、黄色火焰 离子化合物的形成、
H2+Cl2 点燃或光照 2HCl 点燃苍白色火焰、瓶口白雾 共价化合物的形成、制备盐酸
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4 蓝色沉淀生成、上部为澄清溶液 质量守恒定律实验
2C +O2点燃2CO 煤炉中常见反应、空气污染物之一、煤气中毒原因
2C O+O2点燃2CO2 蓝色火焰 煤气燃烧
C + CuO 高温2Cu+ CO2↑ 黑色逐渐变为红色、产生使澄清石灰水变浑浊的气体 冶炼金属
2Fe2O3+3C 高温4Fe+ 3CO2↑ 冶炼金属
Fe3O4+2C高温3Fe + 2CO2↑ 冶炼金属
C + CO2 高温2CO
CO2 + H2O = H2CO3 碳酸使石蕊变红 证明碳酸的酸性
H2CO3 ΔCO2↑+ H2O 石蕊红色褪去
Ca(OH)2+CO2= CaCO3↓+ H2O 澄清石灰水变浑浊 应用CO2检验和石灰浆粉刷墙壁
CaCO3+H2O+CO2 = Ca(HCO3)2 白色沉淀逐渐溶解 溶洞的形成,石头的风化
Ca(HCO3)2Δ CaCO3↓+H2O+CO2↑ 白色沉淀、产生使澄清石灰水变浑浊的气体 水垢形成.钟乳石的形成
2NaHCO3ΔNa2CO3+H2O+CO2↑ 产生使澄清石灰水变浑浊的气体 小苏打蒸馒头
CaCO3 高温 CaO+ CO2↑ 工业制备二氧化碳和生石灰
CaCO3+2HCl=CaCl2+ H2O+CO2↑ 固体逐渐溶解、有使澄清石灰水变浑浊的气体 实验室制备二氧化碳、除水垢
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑ 固体逐渐溶解、有使澄清石灰水变浑浊的气体 泡沫灭火器原理
Na2CO3+2HCl=2NaCl+ H2O+CO2↑ 固体逐渐溶解、有使澄清石灰水变浑浊的气体 泡沫灭火器原理
MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑ 固体逐渐溶解、有使澄清石灰水变浑浊的气体
CuO +COΔ Cu + CO2 黑色逐渐变红色,产生使澄清石灰水变浑浊的气体 冶炼金属
Fe2O3+3CO高温 2Fe+3CO2 冶炼金属原理
Fe3O4+4CO高温 3Fe+4CO2 冶炼金属原理
WO3+3CO高温 W+3CO2 冶炼金属原理
CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O
2CH3OH+3O2点燃2CO2+4H2O
C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O 蓝色火焰、产生使石灰水变浑浊的气体、放热 酒精的燃烧
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 银白色金属表面覆盖一层红色物质 湿法炼铜、镀铜
Mg+FeSO4= Fe+ MgSO4 溶液由浅绿色变为无色 Cu+Hg(NO3)2=Hg+ Cu (NO3)2
Cu+2AgNO3=2Ag+ Cu(NO3)2 红色金属表面覆盖一层银白色物质 镀银
Zn+CuSO4= Cu+ZnSO4 青白色金属表面覆盖一层红色物质 镀铜
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 铁锈溶解、溶液呈黄色 铁器除锈
Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 白色固体溶解
Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 白色固体溶解
CuO+2HCl=CuCl2+H2O 黑色固体溶解、溶液呈蓝色
ZnO+2HCl=ZnCl2+ H2O 白色固体溶解
MgO+2HCl=MgCl2+ H2O 白色固体溶解
CaO+2HCl=CaCl2+ H2O 白色固体溶解
NaOH+HCl=NaCl+ H2O 白色固体溶解
Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O 蓝色固体溶解
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O 白色固体溶解
Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O 白色固体溶解 胃舒平治疗胃酸过多
Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O 红褐色沉淀溶解、溶液呈黄色
Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O
HCl+AgNO3= AgCl↓+HNO3 生成白色沉淀、不溶解于稀硝酸 检验Cl—¬的原理
Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O 铁锈溶解、溶液呈黄色 铁器除锈
Al2O3+3H2SO4= Al2(SO4)3+3H2O 白色固体溶解
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 黑色固体溶解、溶液呈蓝色
ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O 白色固体溶解
MgO+H2SO4=MgSO4+H2O 白色固体溶解
2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O
Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O 蓝色固体溶解
Ca(OH)2+H2SO4=CaSO4+2H2O
Mg(OH)2+H2SO4=MgSO4+2H2O 白色固体溶解
2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2O 白色固体溶解
2Fe(OH)3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O 红褐色沉淀溶解、溶液呈黄色
Ba(OH)2+ H2SO4=BaSO4↓+2H2O 生成白色沉淀、不溶解于稀硝酸 检验SO42—¬的原理
BaCl2+ H2SO4=BaSO4↓+2HCl 生成白色沉淀、不溶解于稀硝酸 检验SO42—¬的原理
Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3 生成白色沉淀、不溶解于稀硝酸 检验SO42¬—¬的原理
Na2O+2HNO3=2NaNO3+H2O 白色固体溶解
CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O 黑色固体溶解、溶液呈蓝色
ZnO+2HNO3=Zn(NO3)2+ H2O 白色固体溶解
MgO+2HNO3=Mg(NO3)2+ H2O 白色固体溶解
CaO+2HNO3=Ca(NO3)2+ H2O 白色固体溶解
NaOH+HNO3=NaNO3+ H2O
Cu(OH)2+2HNO3=Cu(NO3)2+2H2O 蓝色固体溶解
Mg(OH)2+2HNO3=Mg(NO3)2+2H2O 白色固体溶解
Al(OH)3+3HNO3=Al(NO3)3+3H2O 白色固体溶解
Ca(OH)2+2HNO3=Ca(NO3)2+2H2O
Fe(OH)3+3HNO3=Fe(NO3)3+3H2O 红褐色沉淀溶解、溶液呈黄色
3NaOH + H3PO4=3H2O + Na3PO4
3NH3+H3PO4=(NH4)3PO4
2NaOH+CO2=Na2CO3+ H2O 吸收CO、O2、H2中的CO2、
2NaOH+SO2=Na2SO3+ H2O 2NaOH+SO3=Na2SO4+ H2O 处理硫酸工厂的尾气(SO2)
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl 溶液黄色褪去、有红褐色沉淀生成
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl 有白色沉淀生成
MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+2NaCl
CuCl2+2NaOH = Cu(OH)2↓+2NaCl 溶液蓝色褪去、有蓝色沉淀生成
CaO+ H2O = Ca(OH)2 白色块状固体变为粉末、 生石灰制备石灰浆
Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+ H2O 有白色沉淀生成 初中一般不用
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH 有白色沉淀生成 工业制烧碱、实验室制少量烧碱
Ba(OH)2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaOH 有白色沉淀生成
Ca(OH)2+K2CO3=CaCO3↓ +2KOH 有白色沉淀生成
CuSO4+5H2O= CuSO4•H2O 蓝色晶体变为白色粉末
CuSO4¬¬¬•H2OΔ CuSO4+5H2O 白色粉末变为蓝色 检验物质中是否含有水
AgNO3+NaCl = AgCl↓+Na NO3 白色不溶解于稀硝酸的沉淀(其他氯化物类似反应) 应用于检验溶液中的氯离子
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl 白色不溶解于稀硝酸的沉淀(其他硫酸盐类似反应) 应用于检验硫酸根离子
CaCl2+Na2CO3= CaCO3↓+2NaCl 有白色沉淀生成
MgCl2+Ba(OH)2=BaCl2+Mg(OH)2↓ 有白色沉淀生成
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 ↑
MgCO3+2HCl= MgCl2+H2O+ CO2 ↑
NH4NO3+NaOH=NaNO3+NH3↑+H2O 生成使湿润石蕊试纸变蓝色的气体 应用于检验溶液中的铵根离子
NH4Cl+ KOH= KCl+NH3↑+H2O 生成使湿润石蕊试纸变蓝色的气体