大学化学第04章-能源化学基础

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1、现代大学化学ModernCollegeChemistry第4章能源化学基础Chapter4Energy&Chemistry本章概要4.1能源的分类与能量的转化4.1.1能源的定义与分类；4.1.2能量的形态与转换；4.1.3我国的能源状况与危机4.2化石燃料：煤碳、石油与天然气4.2.1燃烧热的定义与常见燃料的热值；4.2.2煤炭；4.2.3石油与天然气4.3化学电源4.3.1化学电源的工作原理；4.3.2电池符号与电极上的化学反应；4.3.3几种常用的原电池；4.3.4几种常用的可充电电池；4.3.5燃料

2、电池4.4核反应与核能源4.4.1原子核的组成；4.4.2核的稳定性与衰变；4.4.3原子核的结合能；4.4.4核的裂变与聚变4.5可再生能源的利用4.5.1太阳能；4.5.2风能的利用；4.5.3氢能；4.5.4生物质能复习：教材第10章预习：教材第11章习题：10.2~10.54.1能源的分类与能量的转化4.1.1能源的定义与分类定义：可以从中获得能量的资源称为能源。分类：一次能源存在于自然界中的、可直接利用的能源可再生能源不随人类的利用而显著减少的能源非再生能源随人类的利用而减少的能源太阳能地热、火山

3、风能、潮汐能电能、氢能汽、煤、柴油酒精、火炸药二次能源需依靠其它能源制取的能源化石燃料(煤,石油,天然气)核燃料4.1.2能量的形态与转换4.1.2.1能量的形态有7种①机械能；②热能；③化学能；④电能；⑤光能；⑥核能；和⑦生物能。4.1.2.2能量的单位卡路里(Calorie，Cal)；千卡或大卡（kCal）焦耳(Jole,J)；千焦(kJ);1Cal=4.184J4.1.2.3能量转换及其效率将一种能量转换为另一种形态的能量称为能量的转换。能量转换与守恒定律：能量形态A=能量形态B+热能损耗。热力学第一

4、定律：ΔU=Q+W能量转换的效率：能量转换的效率较低，通常在15%~55%之间。不同形态能量之间的转换效率见表5.1.表4.1不同形态能量之间的转换效率因此，开发、研制高效率的能量转换技术和设备也是十分有意义的工作。类型转换过程效率(%)蒸汽机煤(油)燃烧蒸汽活塞运动机械能15~40热力发电煤(油)燃烧蒸汽汽轮机转动电能30~40汽(柴)油机燃油燃烧汽缸活塞运动机械能40~60化学电池化学物质化学反应电能70~85白炽灯电能光能10~20日光灯电能光能40~60发光二极管电能光能~

5、90光伏电池光能电能14~264.1.3我国的能源状况与危机4.1.3.1我国当前的非再生能源状况油田：玉门油田；大庆油田、辽河油田、中原油田；胜利油田、江苏油田等的状况；目前60%依靠进口；煤矿：储量占世界第三，产量占世界第一；天然气：正在开发利用中。4.1.3.2我国可再生能源的利用状况太阳能（发电，热水）：低，但正逐步提高！风能（发电）、地热能、潮汐能，等：低！麦秸杆（发电，饲料，发酵）：低！4.1.3.3美国、日本等国的储能计划图5.2已探明的世界石油储量与年产量之比R4.2化石燃料：煤碳、石油与

6、天然气4.2.1燃烧热的定义与常见燃料的热值4.2.1.1燃烧热的定义定义：标准状态下，单位质量的燃料完全燃烧后所释放出来的热量称为该物质的热值或燃烧热。记为cH，单位为kJ/mol或kJ/g。标准状态：指定温度T和标准大气压（用上标表示）单位质量(体积)：1g物质、1mol物质或1m3气态物质。完全燃烧：CCO2(g);SSO2(g)；NN2(g)；HH2O(l)；ClHCl(aq)已知反应2H2(g)+O2(g)2H2O(g)，H=-483.6kJ问H是H2(g)的燃烧热cH吗

7、？为什么？4.2.2煤炭4.2.2.1煤的形成煤是由古代植物经地壳变迁而积压地下，在高温高压的条件下经长期转化得到的。其过程为：植物残骸腐殖质泥煤褐煤烟煤无烟煤物质热值物质热值物质热值甲烷(g)-55.6氢气(g)-142.9木材-19.0乙炔(g)-50.0一氧化碳(g)-10.1烟煤-25~-30苯(l)-41.9正/异丁烷-49.6无烟煤-20~-25乙醇(l)-31.1汽油-43~-45标准煤-30萘(s)-40.3柴油~424.2.1.2常见燃料的燃烧热表4.2常见燃料的热值（kJ/g）

8、4.2.2.2煤的分类煤可根据其在燃烧过程中发烟与否分为烟煤和无烟煤。4.2.2.3煤化工煤中含有S、N、O、Si、Ca、Mg等杂质，影响其使用。以煤为原料，在一定的条件下生产、加工而获得其它化工原料、产品的工业称为煤化工。煤焦化隔绝空气时加热焦炉气（H2,CO,CO2,CH4,C2H4,NH3,苯,H2S等）煤焦油（单环芳烃、稠环芳烃、沥青，等）焦炭（用于冶金、电石，等）煤气化供氧不足时加热水煤气（用做燃料，用