ข้ามไปยังเนื้อหา

การใช้ทรัพยากร

AQA · GCSE · Chemistry · หัวข้อ 10

ดูสไลด์ ฝึกฝน
10.1

การใช้ทรัพยากร: เคมีที่ยั่งยืน

  • ทรัพยากรถูกใช้ ใช้ซ้ำ และรีไซเคิล; น้ำดื่ม — น้ำจืดที่กรองและฆ่าเชื้อ หรือน้ำทะเลที่ผ่านกระบวนการกลั่นเค็ม — คือสิ่งจำเป็นอันดับแรก
  • การประเมินวงจรชีวิตเปรียบเทียบต้นทุนต่อสิ่งแวดล้อมของผลิตภัณฑ์ทีละขั้นตอน; ลด–ใช้ซ้ำ–รีไซเคิล ช่วยลดทุกขั้นตอน
  • (เคมี) การป้องกันการกัดกร่อน, โลหะผสม, เซรามิก/โพลิเมอร์/คอมโพสิต, และเคมีแบบประนีประนอมของกระบวนการ Haber
คำศัพท์ ฝึกฝน
English ไทย
potable water/ˈpəʊtəbl ˈwɔːtə/ น้ำดื่มได้
desalination/dɪˌsælɪˈneɪʃn/ การกำจัดเกลือออกจากน้ำทะเล
sustainable development/səˈsteɪnəbl dɪˈveləpmənt/ การพัฒนาที่ยั่งยืน
life cycle assessment/laɪf ˈsaɪkl əˈsesmənt/ การประเมินวงจรชีวิต
corrosion/kəˈrəʊʒn/ การกัดกร่อน
sacrificial protection/ˌsækrɪˈfɪʃl prəˈtekʃn/ การป้องกันแบบเสียสละ
composite/ˈkɒmpəzɪt/ วัสดุคอมโพสิต
thermosetting polymer/ˈθɜːməsɪtɪŋ ˈpɒlɪmə/ พอลิเมอร์ชนิดแข็งตัวด้วยความร้อน
Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ กระบวนการฮาเบอร์
10.1

ทรัพยากรและน้ำดื่ม (4.10.1)

หลักสูตร

ทรัพยากรและน้ำดื่ม (AQA 8462 ข้อ4.10.1.1-4.10.1.4)

  1. แยกแยะทรัพยากรที่ไม่สามารถฟื้นฟูได้กับทรัพยากรที่ obnovяемые และนิยามการพัฒนาที่ยั่งยืน
  2. แยกแยะระหว่างน้ำดื่มกับน้ำบริสุทธิ์ อธิบายกระบวนการบำบัดน้ำในสหราชอาณาจักร เปรียบเทียบกับกระบวนการทำให้เค็ม
  3. อธิบายกระบวนการบำบัดน้ำเสียตามลำดับ และเปรียบเทียบความสะดวกในการได้น้ำดื่มจากของเสีย น้ำใต้ดิน และน้ำเค็ม
  4. (HT) อธิบายการสกัดทองแดงจากแร่คุณภาพต่ำด้วยการใช้พืชดูดซับโลหะและการสลายตัวทางชีวภาพ

แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International

มนุษย์ใช้ทรัพยากรโลกเพื่อความอบอุ่น ที่อยู่อาศัย อาหาร และการขนส่ง; ทรัพยากรที่มีอยู่จำกัด (แร่ธาตุ, เชื้อเพลิงฟอสซิล) ถูกแปรรูปเพื่อพลังงานและวัสดุ; ทรัพยากรที่ تجديدได้จะเติมเต็มเอง การพัฒนาที่ยั่งยืน ตอบสนองความต้องการในปัจจุบันโดยไม่กระทบต่อคนรุ่นหลัง

น้ำดื่ม — ปลอดภัยต่อการดื่ม: มีเกลือละลายและจุลินทรีย์ต่ำ — แต่ ไม่ใช่纯水 (มีสารละลายอยู่) การทำน้ำดื่ม: แหล่งน้ำ, เปรียบ filtration beds, การฆ่าเชื้อ — พร้อมทางเลือกการกลั่นเค็มที่ใช้พลังงานสูง

ในสหราชอาณาจักร น้ำฝนจืดถูกทำให้เป็นน้ำดื่มได้โดย: เลือก แหล่งน้ำ → ชั้นกรอง → การฆ่าเชื้อ (ด้วย คลอรีน, โอโซน หรือแสงยูวี) เมื่อขาดแคลนน้ำจืด การกลั่นเค็ม — การกลั่น หรือ ออสโมซิสย้อนกลับ — ต้องใช้ พลังงานมหาศาล

บำบัดน้ำเสีย (น้ำทิ้ง): การกรองและกำจัดตะกอนทราย → การตกตะกอน (ตะกอนน้ำเสีย + น้ำทิ้ง) → การย่อยแบบไม่มีออกซิเจน ของตะกอน → การบำบัดชีวภาพแบบมีออกซิเจน ของน้ำทิ้ง น้ำดื่มทำได้ง่ายที่สุดจากน้ำใต้ดิน, ยากขึ้นจากน้ำเสีย, ยากที่สุด (ด้านพลังงาน) จากน้ำเค็ม

(HT) การสกัดโลหะทางเลือก — แร่ทองแดงมีน้อย: การปลูกพืชดูดซับโลหะ (พืชดูดซึมสารประกอบโลหะ; เก็บเกี่ยว, เผาเป็นเถ้า, สกัด) และ การละลายด้วยจุลินทรีย์ (แบคทีเรียสร้างน้ำละลายที่มีสารประกอบโลหะ) ช่วยหลีกเลี่ยงการขนย้ายหินปริมาณมหาศาล

10.2

การประเมินวงจรชีวิตและการรีไซเคิล (4.10.2)

หลักสูตร

Life cycle assessment and recycling (AQA 8462 statements 4.10.2.1-4.10.2.2).

  1. List the four LCA stages and explain why LCAs are not purely objective.
  2. Evaluate reduce, reuse and recycling for given materials, with reasons.

แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International

ขั้นตอน LCA: การสกัดและแปรรูปวัตถุดิบ; การผลิตและบรรจุภัณฑ์; การใช้และการดำเนินงาน; การกำจัด — รวมถึงการขนส่งในทุกขั้นตอน พลังงาน น้ำ การใช้ทรัพยากรและของเสียสามารถ วัดค่าได้; ผลกระทบจากมลพิษต้องอาศัย การตัดสินเชิงคุณค่า ดังนั้น LCA จึง ไม่ใช่เรื่อง-objective纯粹, และการใช้ LCA แบบเลือกข้างอาจถูกนำไปใช้ผิด (เช่น การโฆษณา) เปรียบเทียบถุงช้อปปิ้งพลาสติกกับกระดาษ

ลด ใช้ซ้ำ รีไซเคิล: โลหะ, กระจก, วัสดุก่อสร้าง, เซรามิกดินเผา และพลาสติกส่วนใหญ่มาจาก วัตถุดิบที่จำกัด; การรีไซเคิลช่วยลดผลกระทบจากการขุด/ทำเหมืองและประหยัดพลังงาน — เช่น กระจกบดแล้วหลอมใหม่; เหล็ก scraps เพิ่มในเตาสูง ช่วยลดการสกัดแร่เหล็ก บางผลิตภัณฑ์ (ขวดแก้ว) สามารถ ใช้ซ้ำ; บางอย่างรีไซเคิลเป็นผลิตภัณฑ์อื่น; ความพยายามในการแยกขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

10.3

การใช้วัสดุ — เคมีเท่านั้น (4.10.3)

หลักสูตร

การใช้วัสดุ, เคมีเท่านั้น (AQA 8462 ข้อ4.10.3.1-4.10.3.2)

  1. อธิบายการกัดกร่อนและการป้องกัน รวมถึงการป้องกันด้วยสังกะสีแบบเสียสละ
  2. จำชื่อโลหะผสมที่มีองค์ประกอบและการใช้งาน และตีความข้อมูลเกี่ยวกับโลหะผสม
  3. เปรียบเทียบแก้ว เซรามิกดินเผา โพลิเมอร์ และคอมโพสิต รวมถึงเทอร์โมโซฟเทนนิ่งเทียบกับเทอร์โมเซทติ้ง

แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International

การกัดกร่อน — การทำลายวัสดุโดยปฏิกิริยาเคมีกับสิ่งแวดล้อม (เช่น เหล็ก + ออกซิเจน + น้ำ → สนิม) การป้องกัน: การหล่อมัน, การทาสี, การเคลือบ (การชุบสังกะสี ซึ่งให้การป้องกันแบบสacrificial — มันจะกัดกร่อนแทนเหล็กแม้เมื่อมีรอยขีดข่วน) และ การทำอัลลอย (สแตนเลส) อะลูมิเนียมทนต่อการกัดกร่อนด้วยชั้นออกไซด์ป้องกันตัวเอง

อัลลอย: บรอนซ์ (ทองแดง + ดีบุก), บราส (ทองแดง + สังกะสี); เครื่องประดับทองคำ ผสมกับเงิน/ทองแดง/สังกะสี —纯度เป็น คารัท (24 = 100 %; 18 = 75 %) เหล็กกล้า — เหล็ก + คาร์บอน (+ โลหะ): เหล็กกล้าคาร์บอนสูง แข็งแรงแต่เปราะ; เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ นุ่มกว่า, ขึ้นรูปได้ง่าย; สแตนเลส (Cr, Ni) แข็งและทนการกัดกร่อน; อลูมิเนียมอัลลอย ความหนาแน่นต่ำ (สำหรับเครื่องบิน)

เซรามิก, โพลีเมอร์, คอมโพสิต: กระจกโซดา-ไลม์ (ทราย + โซเดียมคาร์บอเนต + หินปูน), กระจกบอโรซิลิเกต (ทราย + บอโรนไตรออกไซด์ — จุดหลอมเหลวสูงกว่า); เซรามิกดินเผา (เครื่องปั้นดินเผา, อิฐ — ขึ้นรูปดินเปียก แล้วเผา) โพลีเมอร์ขึ้นอยู่กับโมโนเมอร์และสภาวะ — LD และ HD โพลี(เอทีน) ทั้งสองมาจากเอทีน โพลีเมอร์ชนิดอ่อนตัวด้วยความร้อน หลอมเหลวเมื่อได้รับความร้อน (สายโซ่รีไซเคิลได้); โพลีเมอร์ชนิดแข็งตัวด้วยความร้อน ไม่หลอมเหลว (มีพันธะข้าม) คอมโพสิต — เมทริกซ์/ตัวจับ ล้อมรอบ สารเสริม (เส้นใย/เศษ碎片); จำแนกตัวอย่าง (ไฟเบอร์กลาส, คอนกรีต, ไฟเบอร์คาร์บอน)

10.4

กระบวนการ Haber และปุ๋ย NPK — เคมีเท่านั้น (4.10.4)

หลักสูตร

The Haber process and NPK fertilisers, chemistry only (AQA 8462 statements 4.10.4.1-4.10.4.2).

  1. State the raw material sources and conditions of the Haber process.
  2. Describe the separation and recycling of ammonia and unreacted gases.
  3. (HT) Apply equilibrium principles to explain the compromise conditions.
  4. Name the NPK compounds and how they are produced, evaluating fertiliser manufacture.

แหล่งที่มา: หลักสูตร Cambridge International

กระบวนการ Haber: ก๊าซผ่านตัวเร่งปฏิกิริยาสีเหล็ก, อัมโมเนียกลั่นเหลวออก, ก๊าซที่ไม่เกิดปฏิกิริยากลับไปใช้ใหม่.

กระบวนการ Haber: N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ — ไนโตรเจนมาจาก อากาศ, ไฮโดรเจนมาจาก แก๊สธรรมชาติ (มีเทน + بخุ่นไอน้ำ) [หรืออิเล็กโทรลิซิสของน้ำ] สภาวะ: ตัวเร่งปฏิกิริยาสีเหล็ก, ~450 °C, ~200 writable pressure; ปฏิกิริยานี้ ผันกลับได้ — ลดอุณหภูมิส่วนผสม, อัมโมเนียกลั่นเหลว และถูกนำออก; N₂/H₂ ที่ไม่เกิดปฏิกิริยากลับไปใช้ใหม่

(HT) ความดันสูงเอื้อต่อการผลิตอัมโมเนีย (จำนวนโมเลกุลก๊าซลดลง) แต่มีค่าใช้จ่ายสูงและไม่ปลอดภัย; อุณหภูมิต่ำเอื้อต่อปฏิกิริยาร้อน (exothermic) ด้านหน้าแต่ช้า — ดังนั้นสภาวะที่เลือกจึงเป็น ทางประนีประนอมระหว่างอัตรา, ผลผลิตและต้นทุน ใช้หลักการ Le Chatelier กับทุกการเปลี่ยนแปลงสภาวะ

ปุ๋ย NPK — สูตรผสมของสารประกอบ ไนโตรเจน, ฟอสฟอรัส และ โพแทสเซียม เพื่อการเจริญเติบโตของพืช: อัมโมเนีย → กรดไนترิก (Ostwald); อัมโมเนีย + กรดไนตริก → แอมโมเนียมไนเตรต; โพแทสเซียมคลอไรด์/โพแทสเซียมซัลเฟต ขุดมา; หินฟอสเฟต treating ด้วยกรดเพื่อผลิต ซูเปอร์ฟอสเฟต ประเมินการผลิตปุ๋ยในระดับอุตสาหกรรมจากข้อมูล (วัตถุดิบ, ค่าพลังงาน, %ผลผลิต — เช่น เส้นทางแอมโมเนียมซัลเฟตในห้องแล็บ vs ในโรงงาน)

10.4

รายการตรวจสอบก่อนจะจบหัวข้อนี้

  • น้ำดื่ม vs น้ำบริสุทธิ์; ลำดับการจัดการน้ำ在英国; การกลั่นน้ำทะเลและค่าใช้จ่าย; ขั้นตอนบำบัดน้ำเสียตามลำดับ
  • (HT) อธิบายการปลูกพืชดูดซับโลหะและการละลายด้วยจุลินทรีย์ตั้งแต่ต้นจนจบ
  • 4 ขั้นตอนของ LCA พร้อมข้อควรระวังเรื่องความเป็น-objective; ตัวอย่าง Reduce-reuse-recycle พร้อมเหตุผล
  • (Chem) การป้องกันการกัดกร่อนรวมถึงสังกะสีแบบสacrificial; ชื่ออัลลอยพร้อมองค์ประกอบ; Thermosoftening vs thermosetting; Matrix + reinforcement
  • (Chem/HT) สภาวะของกระบวนการ Haber พร้อมอธิบายความประนีประนอมโดยสมดุล; สารประกอบ NPK และแหล่งที่มา

หัวข้อเพิ่มเติมใน AQA · GCSE · Chemistry

เข้าสู่ระบบหรือสร้างบัญชี

IGCSE, A-Level & AP