- 资源的使用、再利用和回收；饮用水 饮用水 —— 经过过滤和杀菌的淡水，或海水淡化后的海水 —— 是首要必需品。
- 生命周期评估 生命周期评估s 分阶段衡量产品的环境成本；减量化-再利用-回收可降低每个阶段的影响。
- （化学）腐蚀 腐蚀 防护、合金、陶瓷/聚合物/复合 复合材料s，以及哈伯法 哈伯法 中的妥协化学工艺。
资源利用
AQA · GCSE · 化学 · 知识点 10
10.1
Using resources: sustainable chemistry
词汇
训练
| English | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| potable water/ˈpəʊtəbl ˈwɔːtə/ | 饮用水 | yǐn yòng shuǐ |
| desalination/dɪˌsælɪˈneɪʃn/ | 海水淡化 | hǎi shuǐ dàn huà |
| sustainable development/səˈsteɪnəbl dɪˈveləpmənt/ | 可持续发展 | kě chí xù fā zhǎn |
| life cycle assessment/laɪf ˈsaɪkl əˈsesmənt/ | 生命周期评估 | shēng mìng zhōu qī píng gū |
| corrosion/kəˈrəʊʒn/ | 腐蚀 | fǔ shí |
| sacrificial protection/ˌsækrɪˈfɪʃl prəˈtekʃn/ | 牺牲保护 | xī shēng bǎo hù |
| composite/ˈkɒmpəzɪt/ | 复合材料 | fù hé cái liào |
| thermosetting polymer/ˈθɜːməsɪtɪŋ ˈpɒlɪmə/ | 热固性聚合物 | rè gù xìng jù hé wù |
| Haber process/ˈheɪbə ˈprəʊses/ | 哈伯法 | hā bó fǎ |
10.1
资源与饮用水（4.10.1.1–4.10.1.3）
教学大纲
资源与饮用水（AQA 8462 陈述 4.10.1.1-4.10.1.4）。
- 区分不可再生资源与可再生资源，并定义可持续发展。
- 区分饮用水与纯水，描述英国的水处理过程；并与海水淡化进行比较。
- 按顺序描述污水处理流程，并比较从废水、地下水和海水中获取饮用水的难易程度。
- （HT）描述用于低品位铜矿的生物采矿和生物浸出法。
来源：Cambridge International 教学大纲
人类利用地球资源获取热量、住所、食物和交通；有限资源（矿石、化石燃料）经加工用于能源和材料生产；可再生资源则可自然补充。可持续发展 可持续发展指在满足当代需求的同时，不损害后代满足其需求的能力。
饮用水 —— 饮用安全：溶解盐分和微生物含量低 —— 但并非纯水（含有溶解物质）。
在英国，新鲜雨水通过以下步骤变为饮用水：选择水源 → 滤池 → 杀菌（使用氯气、臭氧或紫外线）。在淡水资源稀缺地区，海水淡化 —— 采用蒸馏或反渗透技术 —— 需要大量能量。
废水（污水）处理：格栅拦截与除砂 → 沉淀（污泥+出水）→ 污泥厌氧消化 → 出水好氧生物处理。从地下水制取饮用水最容易，从废水处理较难，从海水处理最困难（能耗最高）。
(HT) 替代金属提取——铜矿石稀缺：植物采矿（植物吸收金属化合物；收获、焚烧成灰、提取）和生物浸出（细菌产生含金属化合物的浸出液）可避免搬运大量岩石。
10.2
生命周期评估与回收利用（4.10.2.1–4.10.2.2）
教学大纲
生命周期评估与回收（AQA 8462 陈述 4.10.2.1-4.10.2.2）。
- 列出LCA的四个阶段，并解释为何LCA并非完全客观。
- 针对给定材料评估减少使用、重复使用和回收利用，并说明理由。
来源：Cambridge International 教学大纲
生命周期评估（LCA）阶段：原材料的提取与加工；制造与包装；使用与操作；处置——包括每个阶段的运输。能源、水资源、资源消耗及废弃物是可量化的；污染物影响需要价值判断——因此LCA并非纯粹客观，选择性LCA可能被滥用（如广告宣传）。比较塑料购物袋与纸购物袋。
减少、再利用、回收：金属、玻璃、建筑材料、黏土陶瓷及大多数塑料均源自有限的原材料；回收可减少采矿/采石的影响并节约能源——例如将玻璃粉碎后重熔；废钢加入高炉可减少铁矿石开采。部分产品（如玻璃瓶）被重复使用；另一些则被回收制成不同产品；分离工作取决于最终产品的要求。
10.3
材料的应用——腐蚀与合金，仅限化学（4.10.3.1–4.10.3.2）
教学大纲
材料应用，仅限化学内容（AQA 8462 陈述 4.10.3.1-4.10.3.2）。
- 描述腐蚀及其预防措施，包括牺牲阳极锌保护法。
- 回忆具有特定成分和用途的具体合金名称，并能解读合金数据。
- 比较玻璃、黏土陶瓷、聚合物和复合材料，包括热塑性塑料与热固性塑料的区别。
来源：Cambridge International 教学大纲
腐蚀——材料与环境发生化学反应而被破坏（例如：铁 + 氧气 + 水 → 铁锈）。预防措施：涂油、刷漆、涂层（镀锌，提供牺牲保护——即使划伤，锌也会代替铁先腐蚀）以及合金化（不锈钢）。铝通过自身的保护性氧化层来抗腐蚀。
合金：青铜（铜 + 锡）、黄铜（铜 + 锌）；金首饰添加银/铜/锌合金化——纯度以克拉计（24 = 100 %；18 = 75 %）。钢铁——铁 + 碳（+ 其他金属）：高碳钢强但脆；低碳钢较软，易于成型；不锈钢（含Cr, Ni）坚硬且耐腐蚀；铝合金密度低（用于飞机）。
陶瓷、聚合物、复合材料：钠钙玻璃（沙子 + 碳酸钠 + 石灰石）、硼硅酸盐玻璃（沙子 + 三氧化二硼——熔点更高）；黏土陶瓷（陶器、砖块——湿态成型后烧制）。聚合物的性质取决于单体和反应条件——低密度聚乙烯（LDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）均由乙烯制成。热塑性聚合物受热熔化（链状结构，可回收）；热固性聚合物受热不熔化（具有交联结构）。复合材料——由基体/粘合剂包裹增强体（纤维/碎片）组成；需了解实例（玻璃纤维、混凝土、碳纤维）。
10.4
哈伯法与氮磷钾化肥——仅限化学（4.10.4.1–4.10.4.2）
教学大纲
哈伯法与NPK化肥，仅限化学内容（AQA 8462 陈述 4.10.4.1-4.10.4.2）。
- 陈述哈伯法的原料来源及反应条件。
- 描述氨气及未反应气体的分离与循环利用过程。
- （HT）运用平衡原理解释为何采用折中反应条件。
- 写出NPK化合物的名称及其生产方法，并评估化肥制造过程。
来源：Cambridge International 教学大纲
哈伯法合成氨：N₂ + 3 H₂ ⇌ 2 NH₃ —— 氮源来自空气，氢源来自天然气（甲烷 + 水蒸气）[或电解水]。反应条件：铁催化剂，约450 °C，约200 个大气压；该反应是可逆的 —— 冷却混合物使氨气液化并被分离出来；未反应的 N₂/H₂ 被循环利用。
(HT) 高压有利于生成氨（气体分子数减少），但成本高且不安全；低温有利于放热的正向反应，但速率慢——因此所选条件是速率、产率和成本之间的折衷。对每个条件的变化应用勒夏特列原理进行分析。
氮磷钾（NPK）肥料——含有氮、磷、钾化合物的配方，用于促进植物生长：氨 → 硝酸（奥斯特瓦尔德法）；氨 + 硝酸 → 硝酸铵；氯化钾/硫酸钾从矿中开采；磷酸岩经酸处理制成过磷酸钙。根据给定数据（原材料、能源成本、产率百分比——例如实验室与工业级硫酸铵制备路线的差异）评估肥料的工业生产。
10.4
Checklist before you call this topic done
- 饮用水与纯水的区别；英国的水处理流程；海水淡化及其成本；污水处理步骤的顺序。
- (HT) 完整描述植物采矿和生物浸出的全过程。
- LCA的四个阶段及客观性局限；减少-再利用-回收的例子及其原因。
- (化学) 腐蚀防护方法（包括牺牲阳极保护法）；命名合金及其成分；热塑性与热固性聚合物的区别；基体与增强体。
- (化学/HT) 哈伯法的反应条件及其基于平衡的折衷解释；NPK化合物及其来源。