大学化学第04章-能源化学基础ppt课件

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：10.2~10.5
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4.1 能源的分类与能量的转化
4.1.1 能源的定义与分类
定义： 能源是指可以从中获得能量的资源。
分类：
可再生能源 太阳能
按 能 源 的 生 成 方 式
不随人类的利用
一次能源 而显著减少的能源
存在于自然界中的、 可直接利用的能源
非再生能源
随人类的利用
地热、火山 风能、潮汐能
汽油 柴油
热值 -142.9 -10.1 -49.6 -43~-45
~42
物质 木材 烟煤 无烟煤 标准煤
热值 -19.0 -25~-30 -20~-25 -30
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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：
问H是H2(g)的燃烧热cH吗？为什么？
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4.2.1.2 常见燃料的燃烧热
表4.2 常见燃料的热值（kJ/g）
物质 甲烷 (g) 乙炔 (g)
苯 (l) 乙醇 (l) 萘 (s)
热值 -55.6 -50.0 -41.9 -31.1 -40.3
物质 氢气 (g) 一氧化碳 (g) 正/异丁烷
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☻单位质量(体积)：1g 物质、1 mol 物质或1 m3 气态物质。 ☻完全燃烧：CCO2 (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
化石燃料 (煤,石油,天然气)
而减少的能源 核燃料
二次能源
需依靠其它能源 电能、氢能、汽、
制取的能源
柴油酒精、火炸药
按能源在当代社会中的地位分：常规能源(石油、天然气等)和新能源(核 能、太阳能、风能、氢能等) 。
按能源消费后是否造成环境污染分：污染能源和清洁型能源(太阳能、水
能、电能氢能、燃料电池等)。
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第4章 能源化学基础 Chapter 4 Energy & Chemistry
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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
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4.1.2.3 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4.1.
15~40 30~40 40~60 70~85 10~20 40~60
~90 14~26
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。
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4.1.3 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
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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
4.2.1.1 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）
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。
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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
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 燃料电池
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植物残骸腐殖质泥煤褐煤烟煤无烟煤
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。
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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。
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years
45
40
R=(石油储量/年产量）
35
30
25
20
15
10
5
0
1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005
图54.2 已探明的世界石油年储量与年产量之比R
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表4.1 不同形态能量之间的转换效率
类型
转换过程
效率(%)
蒸汽机 热力发电 汽(柴)油机 化学电池
白炽灯 日光灯 发光二极管 光伏电池
煤(油)燃烧蒸汽活塞运动机械能 煤(油)燃烧蒸汽汽轮机转动电能
燃油燃烧汽缸活塞运动机械能 化学物质化学反应电能 电能光能 电能光能 电能光能 光能电能
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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=4.184 J