能源与催化化学homework
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
19.04.2021
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3
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
19.04.2021
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13
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？
19.04.2021
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12
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
化学反应速率(习题及答案)
c
0.109
9
General Chemistry
Chapter 6 Homework
6. 人体中的某种酶的催化反应的活化能为50 kJ·mol-1，正常 人的体温为310K（37℃），问发烧到313K（40℃）的病人体 内，该反应的反应速率增加了多少倍？
解：
ln k2 Ea (T2 T1 ) k1 R T1T2
7
General Chemistry
Chapter 6 Homework
4. 已知某反应的活化能Ea=80 kJ·mol-1 。求（1）由20℃升到 30℃；(2)由100℃升至110℃时，其速率常数分别增大了多少倍?
解：
ln k2 Ea (T2 T1 ) k1 R T1T2
（1）
ln k2
80 103 303 293
- Ea
k Ae RT
3
General Chemistry
三、计算题：
Chapter 6 Homework
1.已知反应 2H2 + 2NO = 2H2O + N2的反应物浓度和反应 速率的数据见下表（1073K）。
实验序号
1 2 3 4
起始浓度
c(NO)/ mol·dm-3 c(H2)/ mol·dm-3
将3、4数据代入上式： 0.48103 k(6.00103)m (1.00103)n
1.92103 k(6.00103)m (2.00103)n
解得：n=2
所以：速率方程为v=kc (H2)c2(NO)，反应级数为3。
k
v c(H2 )c2 (NO)
3.18 103 1.00 103 (6.00 103 )2
加了 活化分子数 ，使反应速率加快。
化学催化与能源工程
化学催化与能源工程催化技术是能源工程领域的重要组成部分，通过催化反应可以提高化学反应速率、降低反应温度以及改善反应选择性，从而在能源转化和利用过程中发挥关键作用。
本文将探讨催化技术在能源工程中的应用及其对环境和可持续发展的影响。
一、催化技术在化学能源转化中的应用1. 催化剂的选择与设计在能源工程中，合适的催化剂的选择与设计是关键。
比如，在石油加工过程中，以铂族金属为催化剂的裂化、重整等催化反应能够将原油转化为高附加值的产品。
而在合成氨工艺中，Fe-Mo催化剂在适当的温度压力条件下，能够促使氮气与氢气结合形成氨，用以制备肥料。
2. 催化技术在清洁能源生产中的应用催化技术在清洁能源生产方面也有着重要的应用。
例如，固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cells，SOFC）是一种高效、低污染的能源转换装置，其中氧化物材料作为催化剂能够将氧气和燃料（如氢气）催化反应生成电能。
此外，太阳能光电转化过程中的光催化技术也是近年来研究的热点，通过光催化剂吸收光能，使光能转化为电能或燃料。
二、催化技术对环境和可持续发展的影响1. 能源转化效率的提高催化技术的应用能够提高化学反应速率和转化效率，减少能源消耗和废物产生。
这对于传统能源资源的节约和环境保护具有重要意义，使得能源工程更加可持续。
2. 减少污染物排放催化技术的应用能够降低一些反应的活化能，从而使得反应在较低的温度下进行，并减少了副反应的发生，减少了污染物的排放。
例如，在汽车尾气回收装置中，采用催化剂能够将废气中的有害气体如一氧化碳和氮氧化物进行催化转化，从而降低其对环境的危害。
3. 新能源开发与利用催化技术的不断发展也为新能源的开发与利用提供了新的途径。
通过对催化剂的优化与改进，能够提高能源转化的效率和产物的选择性，从而推动可再生能源、新能源等的开发与利用。
综上所述，催化技术在能源工程中发挥着重要的作用。
它不仅能够提高能源转化效率，降低能源消耗和废物排放，还能够推动新能源的开发与利用。
化学平衡(习题及答案)解析
101kPa大气平衡的水中此c(O2)。[大气中p(O2)=21.0kPa]
解：
K ceq (O2 ) / c pO2 / p
20℃时： K 1.38 103 1.38 103 1
K
ceq (O2 ) / c pO2 / p
ceq (O2 ) / c 21.0 /101
1.38103
ceq(O2)=2.87×10-4(mol·dm-3)
对于放热反应， ΔrHm⊙ <0，温度升高， K⊙减小， Q> K⊙，平衡向逆向移动。
对于吸热反应， ΔrHm⊙ >0，温度升高， K⊙增大， Q <K⊙，平衡向正向移动。
2．反应3H2(g)＋N2(g)=2NH3(g) △rHmθ>0，在密闭容器该反应达 到平衡时，若降低温度，平衡 向逆反应方向移动；若恒容条 件下，充入惰性气体，增加系统的总压力，则平衡 不移动。
Ａ、K1θ+K2θ
B、K1θ-K2θ
C、K1θ×K2θ
D、K1θ/K2θ
6．合成氨反应3H2（g）+N2（g）=2NH3（g）在恒压下进
行时，若向体系中加入Ar，则氨的产率（ A ）
A、减小 B、增大 C、不变 D、无法判断
2
General Chemistry
Chapter 5 Homework
二、填空题 1．对放热反应，化学平衡常数Ｋ值随温度升高而 减小 随温 度降低而 增大 。
C、小于35%
D、无法知道
3．反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) △rHmθ>0，若要提高 CO的产率，可采用的方法是 （ ）C
A、增加总压力
B、加入催化剂
催化与能源化学
催化与能源化学
催化与能源化学是非常重要的研究领域，它与人类的生产生活息
息相关。
催化作为一种可以提高反应速率、改善反应选择性、减少反
应温度和压力等重要特点的技术，已经广泛应用于化工、医药、生物
技术、能源等领域。
同时，能源问题一直是全球关注的焦点，因为化
石燃料的消耗不仅造成了环境污染，还给能源安全带来了威胁。
因此，催化与能源化学的研究有着重大的科学意义和实践价值。
在催化领域，研究人员越来越关注催化剂的设计和合成，以实现
更高效、更环保和更经济的催化反应。
其中，纳米催化剂因具有较高
的活性、选择性和稳定性而备受青睐。
另外，有机催化和生物催化研
究也逐渐成为催化研究的热点，这些新型催化技术在不同领域都有广
泛应用，例如有机合成、生物催化转化、新型材料制备等。
在能源领域，催化技术同样发挥着重要作用。
例如，燃料电池和
太阳能电池等电化学能源设备中的催化剂是实现高效转化能源的关键。
同时，研究人员也在开发新型催化剂用于制备可再生能源，例如水的
电解制氢和二氧化碳的还原成为可再生的燃料。
此外，九十年代以来，环境治理的要求变得更加严格，工业废物
的处理和清洁生产越来越受到关注。
因此，研究和发展具有高效、环
保的催化剂和反应工艺，以达到减少污染、节约能源、提高经济效益
的目的，也成为了现在催化研究的主要方向。
总的来说，催化与能源化学的研究对于提高化学反应效率、促进工业发展、开发清洁能源、改善环境保护等方面都有着重要的指导意义。
未来，我们需要不断探索新型催化剂和反应工艺，以更好地满足经济和社会的需求。
能源化学中的催化研究
能源化学中的催化研究能源产业是现代经济中不可或缺的一部分，我们所使用的电力，燃料和高科技产品都离不开能源。
然而，现代能源的生产和使用也带来了一系列环境和社会问题，如气候变化、空气污染、能源稳定和国家安全问题等，催化技术是解决这些问题的重要手段。
本文将介绍能源化学中的催化研究，包括基本概念、催化反应机制以及应用。
一. 催化反应基本概念催化反应是指在化学反应中，加入少量的催化剂（catalyst），能够大幅度地降低反应的能垒或者改变反应的反应途径和产物分布，从而提高反应速率或选择性的化学反应。
一个合适的催化剂可以有效地促进反应过程并改善反应效率，节约资源，减少污染。
催化剂通常可以分为两类：一类是氧化还原催化剂或者单原子催化剂（single-atom catalyst, SAC），这些催化剂的表面存在活性中心，能够通过表面吸附物种发挥催化作用；另外一类是非氧化还原催化剂或者杂多相催化剂 (heterogeneous catalyst)，这些催化剂通常是固体，因为它们的表面结构更容易形成活性中心，从而提高了催化反应的效率。
二. 催化反应机制催化反应的机理是指催化剂如何作用于反应，发生化学变化的全过程，包括活性中心的形成，吸附、反应等步骤。
以加氢反应为例，其机理如下：- 加氢反应: 一般是选择一个合适的催化剂来加快加氢反应，这种反应通常用于生产烯烃类型的化合物。
- 加氢反应催化剂活性中心的形成: 加氢催化剂可以根据其所含的金属催化中心分为很多类型，如对合金化的铂、钯、铑等金属的加氢催化；双金属Ni-Mo、Co-Mo的加氢催化等。
在反应温度下，这些金属粒子与氢气反应，形成具有催化活性的中心。
- 吸附步骤: 在催化剂表面的活性中心上，氢气和碳氢化合物发生物理吸附过程。
- 反应步骤: 在活性中心上，通过催化剂的作用，吸附的氢气发生与碳氢化合物的反应，产生更加稳定和有用的化合物。
三. 催化反应在能源产业中的应用1. 催化活性中心的可控制备和表征，是实现高效催化反应的重要基础。
EnergyChemistry能源化学
能源化学第一章能源简介1能源的分类2能源利用史3能源的作用4能源储量及消费5中国能源的发展6能源化学7能源与材料8能源与环境9能源发展趋势第一节能源的分类1能（量)：能量是物质运动的一种度量,是物体做功的能力。
对应于物质的不同的运动形态，能量也有不同的形式。
各种运动形态是可以相互转化的,所以各种形式的能量之间也能够相互转换。
能量是物质的属性,任何物质都具有能量,能本身不是物质，而是指物质的一种状况或状态。
（2）能的形式：机械能（动能、势能）、热能、化学能、电能、光能、核能（3)能量的性质:状态性；可加性;传递性;转换性;做功性;贬值性。
2 能源国际上，衡量一个国家现代化的程度①能源的人均占有量；②能源构成；③能源使用率;④能源对环境的影响。
(1)什么是能源？能源和能量既有联系又有区别，能量来自能源,但能量本身是量度物质运动形式和量度物体做功的物理量,包括机械能、热能、电能、电磁能、化学能、原子能等。
能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源。
《科学技术百科全书》能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量。
《大英百科全书》能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。
《能源百科全书》(２）能源的形式:石油、天然气、煤、生物质能、太阳能、风力能、地热能、水力能、核能、丙烷（3）能源的分类①能源按其形成方式分为:➢一次能源：直接从自然界取得的以自然形态存在的能源。
如:煤炭、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能、生物质能、化学能等。
➢二次能源:由一次能源经过加工或转换得到的能源。
如:焦炭、汽油、重油、煤气、热能、机械能、电能等。
二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。
一次能源地球上的一次能源来源于三个方面:1)地球以外天体中的太阳辐射能（包括直接的太阳辐射能外，还包括间接来自太阳能能源，如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等)。
化学寒假作业1———化学反应与能量
高二化学寒假作业（一）第一章化学反应与能量一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1．新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式,指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
下列有关新能源的说法不正确的是( )A．新能源与化石能源相比最直接的好处就是环境污染少B．利用晶体硅制作的太阳能电池可将太阳能直接转换为电能,实现太阳能的利用C．氢能是一种清洁的二次能源,可用电解水制氢的方法获取大量氢气实现能源的绿色化D．解决能源危机的方法是开源节流,即开发新能源和节约现有能源,提高原料的利用率2．下列说法不正确的是( )A．化石燃料是不可再生的,在地球上的蕴藏量是有限的B．化石燃料在燃烧过程中能产生污染环境的CO、SO2等有害气体C．直接燃烧煤不如将煤进行深加工后再燃烧的效果好D．将煤处理后变为气体燃料的目的是提高煤的价格3．实验表明,在一定条件下,乙烯和水的反应可表示为:C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)ΔH=-45．8 kJ/mol则下列说法中正确的是( )A．实验中,乙烯的用量不会影响该反应的焓变ΔHB．0．5 mol H2O(l)完全反应放出的热量为22．9 kJC．1 mol C2H5OH(g)具有的能量大于1 mol C2H4(g)和1 mol H2O(g)所具有的能量和D．1 mol C2H4(g)和1 mol H2O(g)中化学键的总键能大于1 mol C2H5OH(g)中化学键的总键能4．在101 kPa和25 ℃时,有关反应的热化学方程式如下:C(s)+1/2 O2(g)===CO(g) ΔH1=-110．5 kJ·mol-1H2(g)+ 1/2O2(g)===H2O(g) ΔH2=-241．7 kJ·mol-1H2(g)+ 1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3=-285．8 kJ·mol-1下列说法正确的是( )A．C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)ΔH=-131．2 kJ·mol-1B．H2燃烧热的热化学方程式为:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)ΔH=-571．6 kJ·mol-1C．2H2O(g)===2H2(g)+O2(g) ΔH=-483．4 kJ·mol-1D．H2O(g)===H2O(l) ΔH=-44．1 kJ·mol-15．下列图像分别表示有关反应的反应过程与能量变化的关系据此判断下列说法中正确的是( )A．CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) ΔH>0 B．金刚石比石墨稳定C．S(g)+O2(g)===SO2(g)ΔH1，S(s)+O2(g)===SO2(g)ΔH2。
《能源与环境催化》课程收获
《能源与环境催化》课程收获
能源紧缺和环境污染问题是21世纪最重要的两个战略问题,而光催化对空气净化环境的贡献有很大的作用，它是改善环境的重要媒介，是许多产品生产的关键技术。
我们xx大学就要一个国家级光催化实验室。
以前只是听说过，但自己从未了解。
光催化的内容对我来说现在还有些难以捉摸，但这几个老师的讲解让我印象深刻，对光催化产生了很大的兴趣。
目前而言，利用现有的技术，光催化取得了十分大的作用，但还有很多应用没有达到实用水平，所以我们要继续研究，提高转化效率，达到实用性水平，同时相信这门课也能带给我更大的意义。
本篇报告是课程能源与环境光催化材料研究前沿及工程的课程学习小结。
进入21世纪以来，全球面临能源危机和环境污染的研究挑战，其中，光催化氧化作为一种高级氧化技术，近年来在难降解污染物的处理方面得到了广泛的研究，在工业废水的处理及生活用水的深度治理和新能源的开发利用等方面展示了广阔的应用前景。
这门学科给我们带来了新的视野，让我们了解到科技的发展，增加了我们的学习兴趣，也了解了更多前沿的知识。
nature chemistry 电催化-概述说明以及解释
nature chemistry 电催化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电催化是一种利用电能来促进化学反应的技术，在自然化学领域中有着广泛的应用。
随着能源需求的增加和环境污染的日益严重，研究人员对于高效、可持续的能源转换和环境友好的化学合成方法的需求不断增长。
电催化作为一种绿色、高效的催化技术，在这一领域中展现了巨大的潜力。
电催化的基本原理是利用外加电势来改变化学反应体系的能量和速率。
通过控制电势和电流密度，可以在催化剂的作用下，促进氧化还原反应、水的电解、有机物合成等重要反应。
与传统的热催化相比，电催化具有一些独特的优势，如可实现选择性催化、节约能源和原料、减少有毒副产物生成等。
因此，电催化被认为是能源转换和可持续化学合成领域的重要技术之一。
本文将首先介绍电催化的基本原理，包括电化学反应的基本概念以及在电催化过程中的催化剂设计和反应机理。
接着，我们将探讨电催化在自然化学中的广泛应用，如通过电催化实现高效的电池、电解水制氢和制氧等。
同时，文章还将讨论电催化所面临的挑战和前景，包括催化剂的设计和合成、反应机理的解析、反应条件的优化等方面。
最后，我们将总结研究的主要内容，并展望未来电催化在能源转换和化学合成中的潜在应用。
通过本文的阐述，我们旨在为读者提供对于电催化的基本认识，并展示其在自然化学领域的巨大潜力。
希望本文能够为相关研究提供新的思路和启发，推动电催化技术的进一步发展和应用。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文主要分为三个部分，即引言、正文和结论。
在引言部分，将对电催化的概念和应用进行简要介绍。
首先，将介绍电催化的基本原理，包括电催化反应机理和相关电化学理论。
其次，将探讨电催化在自然化学中的应用，包括电化学合成、电催化催化剂的设计和电催化在能源转换中的应用等方面。
最后，将讨论电催化领域面临的挑战和未来的发展前景。
在正文部分，将详细介绍电催化的基本原理和其在自然化学中的应用。
具体而言，将从电催化反应的机理、电催化剂的设计和优化以及电催化在能源转换领域中的应用等方面进行探讨。
我的化学作业英文
我的化学作业英文As I embarked on my journey through the world of chemistry for my homework assignment, I found myself captivated by the beauty and complexity of the subject. Chemistry, often perceived as a dry and difficult science, revealed itself to be a vibrant and fascinating realm of exploration.My assignment required a deep dive into the periodic table, delving into the properties and reactions of various elements. As I delved into the world of atoms and molecules, I was amazed by the intricate dance of electrons and the resulting chemical reactions. Each element had its unique characteristics and behaviors, much like the diverse personalities of people.One of the most intriguing aspects of chemistry was the concept of equilibrium. It reminded me of the balance we strive to achieve in our lives, where opposing forcescoexist in harmony. In chemistry, equilibrium occurs when a reaction reaches a state where the forward and reverse reactions occur at the same rate, resulting in a stablesystem. Similarly, in life, we aim to find a balance between our wants and needs, our dreams and realities.Another fascinating concept I encountered was the idea of catalysis. Catalysts, which speed up chemical reactions without being consumed in the process, reminded me of the role mentors and teachers play in our lives. Theyfacilitate our growth and development, often unnoticed and unacknowledged, yet integral to our success.As I delved deeper into the periodic table, I discovered the beauty of symmetry and patterns. Just as the elements follow a specific order and pattern, our lives also follow a certain rhythm and sequence. Understanding these patterns and predicting outcomes became a thrilling challenge that kept me engaged and curious.Through my journey of exploring chemistry, I realized that it’s not just a science; it’s a philosophy. It teaches us about the interconnectedness of all things, the balance of forces, and the beauty of patterns and symmetries. Just as chemistry is about understanding the interactions and transformations of matter, life is aboutunderstanding the interactions and transformations of ourselves and the world around us.My chemical homework assignment was not just an exercise in science; it was a profound exploration of life’s m ysteries. It taught me to appreciate the beauty and complexity of the world, to seek balance and harmony, and to embrace the unknown with curiosity and excitement. **探索化学之美：我的化学作业之旅**当我开始为化学作业深入化学世界时，我发现化学的美与复杂深深吸引了我。
能源与催化
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能源与催化
煤合成气汽/柴油
1922年Fischer和Tropsch发现铁 催化剂作用下由一氧化碳加氢可以得 到 碳 数 分 布 很 宽 的 混 合 烃 (C1-C40 的 烷和烯)，这一过程后来被称之为F-T Synthesis。
CO + H2 CnH(2n+2)+ CnH2n + 2nH2O
相似了。通过这些活性位将CHX添加到长碳 链或短碳链上应该说没有什么区别，只取决
于活性位周围底物“出现”的几率，而
Schulz-Flory-Anderson分布似乎正反映了反
应底物在众多活性位周围“随机”分布的结
果。
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能源与催化
煤合成气汽/柴油
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能源与催化
煤合成气汽/柴油
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能源与催化
污染防治
油 品 的 污 染 主 要 来 自 燃 烧 过 程 中 生 成 的 NOX, 即 N2 + O2 NO2 + NO
No Image
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能源与催化
污染防治
而煤的利用迄今仍 NO
没有实现在初始阶段消 NO2
除潜在的污染源，因此， SO2
煤的燃烧不但将煤本身
能源与催化
三大支柱能源：
煤
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能源与催化
煤 三大支柱能源：
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我国能源储存分布图
能源与催化
煤 三大支柱能源：
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能源与催化
煤 三大支柱能源：
煤中一般含碳60-70 wt%，其余 为氢（5 wt%），有的含氧可高达20 wt%，其余为杂质，主要是硫，氮和 粉煤灰（2-7 wt%，优质煤）。由摩 尔比看，煤的组成类似为CnHn，包括 部分含氧化合物。
能源化学工程专业考研方向
能源化学工程专业考研方向能源化学工程是一个涉及能源转化、储存和利用的专业领域。
在考研方向的选择上，可以根据个人兴趣和职业规划来确定。
以下是一些可能的能源化学工程专业考研方向及相关的学科领域：1.新能源材料与技术：研究新型能源材料的合成、性能调控和应用技术。
就业方向：新能源公司、能源材料研发机构、太阳能电池制造企业等。
2.储能技术与系统：研究能源储存技术，包括电化学储能、热储能等系统。
就业方向：储能设备制造企业、电力系统运营商、智能电网公司等。
3.能源转化与催化：研究能源转化过程中的催化机制、催化剂设计和优化。
就业方向：石油化工企业、环保公司、能源研究院等。
4.生物能源与生物化工：研究生物质能源的生产、转化和利用，以及生物化工过程。
就业方向：生物能源公司、生物化工企业、环境工程公司等。
5.能源系统工程：研究整体能源系统的规划、设计和优化。
就业方向：能源规划部门、能源咨询公司、工程设计院等。
6.燃料电池与电堆技术：研究燃料电池材料、电堆设计和工程应用。
就业方向：燃料电池制造企业、电池研发机构、交通工具制造公司等。
7.石油与天然气工程：研究油气勘探、开采、加工与利用的技术和工程。
就业方向：石油勘探公司、油田开发企业、石油化工企业等。
8.太阳能光伏技术：研究太阳能电池技术、光伏材料和光伏系统设计。
就业方向：太阳能光伏企业、能源科研院所、电力公司等。
9.核能与辐射技术：研究核能的应用、核反应堆技术和辐射防护。
就业方向：核能研究院、核电公司、辐射监测与防护机构等。
10.能源政策与管理：研究能源政策制定、能源市场管理和可持续发展战略。
就业方向：能源规划局、政府能源部门、能源咨询公司等。
在选择能源化学工程专业考研方向时，建议根据个人兴趣、职业规划和对各个方向的了解进行综合考量。
每个方向都有其独特的特点和发展前景，选择适合自己兴趣和职业规划的方向将有助于更好地深入研究和职业发展。
homework-review
-2-
Homework 2
24. A floating object displaces an amount of water whose weight equals that of the object. 漂浮的物体排出和它等质量的水。 25. According to these new definitions an acid is any hydrogen containing species in which the bond holding the hydrogen can be broken so that the hydrogen ion can be lost.
Homework 1
P36 6. The earth contains a large number of metals which are useful to man. 土壤里含有大量的对人类有用的金属。 7. A catalyst is a substance that speeds up a chemical reaction but does not enter into the reaction itself. 催化剂是加速化学反应但其本身不参加化学 反应的物质。
根据这些新的定义，酸可以是任意的含易断裂键合 氢从而失去氢离子的含氢物质。
-3-
Homework 3
P43 1. The two pairs of electrons of oxygen may be shared with one carbon alone forming a double bond (C=O), or with two separate carbons (C-O-C), or with one carbon and one hydrogen forming only single bond (CO-H). 氧的2对电子可以和一个碳形成双键(C=O)，或与两个 不相邻的碳（形成单键）(C-O-C)，或与一个碳和一 个氢形成单键(C-O-H)。
能源化学与催化学的交叉研究
能源化学与催化学的交叉研究在过去的几十年间，能源化学和催化学一直是化学研究的两个重要方向。
催化学研究主要关注于化学反应的加速和选择性控制，而能源化学主要研究能源的产生、转换及储存。
近年来，随着对清洁能源和可持续发展的需求日益加强，催化学和能源化学的研究开始相互交叉，形成了一种新的交叉学科——能源化学与催化学。
能源化学与催化学的交叉研究，主要解决了以下四个方面的问题：1.能源化学反应的催化剂研究能源化学反应往往需要特定的催化剂来促进反应，提高反应速率和选择性。
例如，催化剂可以在光催化反应中抗氧化降解油污、光解CO2产生氢气，在电化学反应中促进氧还原反应等等。
因此，能源化学与催化学的交叉研究正是为了寻找更加高效、易于制备和可持续的催化剂，以促进各种能源化学反应。
2.燃料电池和电解池技术研究燃料电池和电解池是能源化学中的两个重要技术，它们可以将化学能转换为电能。
电池中的催化剂起着极其重要的作用，它们可以将氢气或其他燃料转化为电能并释放出清洁的水蒸气。
在电解池中，催化剂可以促进水的电解反应产生氢气或氧气。
因此，能源化学与催化学的交叉研究促进了燃料电池和电解池技术的提升。
3.光电化学技术研究光电化学技术是一种将太阳能转化为化学能的重要技术。
在光电化学过程中，光能被吸收并转换成电子能，然后利用电子能激发化学反应，产生化学能。
由于催化剂的存在，这些反应可以在比较温和的条件下进行，从而实现高效转化。
因此，能源化学与催化学的交叉研究提高了光电化学技术的效率和可持续性。
4.新型能源存储材料研究能源存储材料是一种可以用来存储化学能的材料。
它们可以在实现能源转换和利用过程中起到重要作用。
例如，催化剂可以被用作电池中的阳极材料，以吸收电子和离子，从而实现高效的能量储存。
此外，催化剂还可以用作太阳能电池中的电子传输体和阳极涂层，以提高太阳能电池的效率。
因此，能源化学与催化学的交叉研究对新型能源存储材料的研究也起到了至关重要的作用。
《化学与能源开发》 学习任务单
《化学与能源开发》学习任务单一、学习目标1、了解化学在能源开发中的重要作用。
2、掌握常见的能源类型及其化学原理。
3、学习能源开发过程中的化学技术和方法。
4、培养对能源问题的关注和环保意识。
二、学习内容（一）能源概述1、能源的定义和分类能源是能够提供能量的资源，可分为传统能源（如煤炭、石油、天然气）和新能源（如太阳能、风能、水能、核能等）。
2、能源危机与环境问题随着全球经济的发展，能源需求不断增加，传统能源的有限性导致能源危机。
同时，传统能源的使用带来了严重的环境问题，如温室气体排放、空气污染和水污染等。
（二）化学与传统能源1、煤炭的化学组成与利用煤炭主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。
通过化学方法，如煤的干馏，可以得到焦炭、煤焦油、煤气等产品。
2、石油的化学组成与加工石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。
通过分馏、裂化、裂解等化学工艺，可以获得汽油、柴油、煤油等燃料以及化工原料。
3、天然气的化学性质与应用天然气的主要成分是甲烷，具有可燃性。
常用于家庭燃气、工业燃料和化工生产。
（三）化学与新能源1、太阳能的转化与利用利用化学材料（如硅）的光电转换特性，将太阳能转化为电能。
此外，还有通过光催化分解水制取氢气等化学方法。
2、风能的转化与存储虽然风能本身不是化学能，但在将风能转化为电能并存储的过程中，涉及到化学电池的原理和技术。
3、水能的利用与化学相关技术水力发电过程中，水轮机的材料选择和防腐处理等方面与化学密切相关。
4、核能的原理与化学应用核能通过核裂变或核聚变产生能量。
在核电站中，核燃料的处理、放射性废物的处理等都需要化学知识。
（四）能源开发中的化学技术1、能源存储技术如电池技术（锂离子电池、铅酸电池等），化学储氢技术等。
2、能源转化技术燃料电池技术，将化学能直接转化为电能。
3、提高能源利用效率的化学方法催化剂的应用，改进燃烧过程，降低能源消耗和污染物排放。
（五）能源开发的环境影响与可持续发展1、能源开发带来的环境污染如煤炭燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物，石油化工过程中的废水、废气等。
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2、催化反应的转化率，选择性和产率的定义3、在用1.5mmol的金属锰配合物催化16.32g 25%双氧水氧化8.2g环己烯的环氧化反应中, 假设在反应４h后, 双氧水转化了90 %, 可生成7.35g环氧环己烷（C6H10O）、0.98g环己烯醇（C6H10O）和0.24g环己烯酮（C6H8O）三种氧化产物。
试计算反应后剩余的环己烯量、环己烯的摩尔转化率、催化剂基于环己烯的转化频率（单位h-1）、环氧环己烷的选择性和双氧水的有效利用率（设生成一分子环氧环己烷或环己烯醇均消耗一分子双氧水；而生成一分子环己烯酮则消耗二分子双氧水）1、多相催化反应一般包括哪几个步骤? 其中哪几个步骤属于化学过程?2、物理吸附、化学吸附的差别为何?1、请讲述烯烃在酸催化剂作用下可能发生的反应？2、请讲述固体碱催化反应机理1、请简述工业催化剂制备的步骤。
2、催化剂煅烧的作用有哪些作用3、负载型催化剂的优点有哪些1、酸、碱的质子论的定义2、酸、碱的电子论的定义3、为什么起配位络合催化作用的催化剂主要是过渡金属络合物呢4、络合催化可能产生哪四种“效应”5、用18电子规则预测Co2(CO)8的可能结构6、用18电子规则预测Fe(C5H5)2的结构？7、用18电子规则解释V(CO)6-的成因1、说明均相催化剂与多相催化剂的特点2、举例说明均相催化剂多相化的方法及特点3、何为反应控制相转移催化剂1、简述酶催化反应的特点。
2、酶的可逆抑制作用有哪些？举例说明其一1、举例说明绿色化学的12个原则2、什么是原子经济性？举例说明3、举例说明如何实现绿色催化1、生物资源综合利用的意义？2、如何利用生物资源？催化作用定义:催化剂是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化，催化剂改变了中间反应途径,为反应物分子提供了一条较易进行的反应途径,加速化学反应趋于热力学平衡点。
催化作用的特点：（1）催化剂只能加速热力学上可行的反应，不能加速热力学上无法进行的反应（2）催化作用不能改变化学平衡，只能加速反应趋于平衡（3）催化作用通过改变反应历程而改变反应速度（4）催化剂对反应具有选择性2、催化反应的转化率，选择性和产率的定义（1）转化率（Conversion) % = (发生了反应的反应物量 / 起始的反应物量 )*100%（2）选择性 Selectivity (%) = （转化为目的产物所消耗的某反应物量/某反应转化的总量）*100％（3）产率 Yield (%) = Conversion*selectivityOr = （生成的目的产物量／某反应物的初始量）*100％3、在用1.5mmol的金属锰配合物催化16.32g 25%双氧水氧化8.2g环己烯的环氧化反应中, 假设在反应４h后, 双氧水转化了90 %, 可生成7.35g环氧环己烷（C6H10O）、0.98g环己烯醇（C6H10O）和0.24g环己烯酮（C6H8O）三种氧化产物。
试计算反应后剩余的环己烯量、环己烯的摩尔转化率、催化剂基于环己烯的转化频率（单位h-1）、环氧环己烷的选择性和双氧水的有效利用率（设生成一分子环氧环己烷或环己烯醇均消耗一分子双氧水；而生成一分子环己烯酮则消耗二分子双氧水）1、多相催化反应一般包括哪几个步骤? 其中哪几个步骤属于化学过程?多相催化反应包括：(1)反应物分子经过层流边界层的外扩散;(2)在催化剂孔隙中的内扩散;(3)在催化剂表面的化学吸附;(4)表面化学反应;(5)产物在催化剂表面脱附;(6)产物在催化剂孔隙中的内扩散;(7)在层流边界层中的外扩散.其中反应物和产物的内外扩散为物理过程．属催化反应工程学范畴;反应物分子在催化剂表面的化学吸附，表面化学反应以及产物的脱附，属于化学过程．2、物理吸附、化学吸附的差别为何?（1）作用力不同物理吸附: 反应分子靠范德华引力吸附在催化剂表面上，类似于蒸气的凝聚和气体的液化．化学吸附: 则类似于化学反应，在反应物分子与催化剂表面原子间形成吸附化学键．（2）吸附热:物理吸附热与气体的凝聚热差不多，一般为几百卡／克分子至2—3千卡／克分子；化学吸附热接近化学反应的热效应，一般为20一120干卡／克分子．（3）吸附温度物理吸附类似于凝聚作用，所以只有在靠近或低于被吸附物质的沸点时才能发生;化学吸附的温度一般比同种气体物理吸附的温度高．（4）吸附的选择性物理吸附无选择性；化学吸附则具有选择性．（5）吸附层数化学吸附是单层的，物理吸附可以是单层或多层的（6）吸附态光谱和光电子能谱物理吸附只能使原吸附分子的特征吸收带产生某些位移，或使原吸收带的强度有所改变，而光电子能谱一般没有变化;化学吸附在紫外、可见及红外光谱区出现新的特征吸收带，或吸附前、后分子的光电子能谱发生明显的变化1、请讲述烯烃在酸催化剂作用下可能发生的反应？顺-反异构化双键异构化骨架异构化烯烃的聚合补充例子day32、请讲述固体碱催化反应机理碱催化反应中，烷烃、烯烃的活化是通过与碱催化剂作用形成负碳离子。
碱催化反应的碱中心能够供给电子对，把C-H中的H+脱去。
例如，碱金属-烃类-载体催化剂：碱金属(B)的一个价电子，易给予某种有机分子(R)，形成B+R-。
而R-是不稳定的品种，它容易将电子给予另一种烃类分子或夺去后者的H+，形成新的负碳离于，进行新的碱催化反应。
1、请简述工业催化剂制备的步骤。
(1) 选择原料及原料溶液配制。
选择原料必须考虑原料纯度(尤其是毒物的最高限量)及催化剂制备过程中原料互相起化学作用后的副产物(正、负离子)的分离或蒸发去除的难易。
(2) 通过诸如沉淀、共沉淀、浸溃、离子交换、化学交联中的一种或几种方法，将原料转变为微粒大小、孔结构、相结构、化学组成合乎要求的基体材科。
(3) 通过物理方法(诸如洗涤、过滤、干燥、再结晶、研磨、成型)及化学方法(诸如分子间缩合、离子交换、加热分解、氧化还原)把基体材料中的杂质去除，并转变为宏观结构、微观结构以及表面化学状态都符合要求的成品。
2、催化剂煅烧的作用有哪些作用（1）通过这些基体物料的热分解反应，除去化学结合水和挥发性杂质(如NO，CO2，NH3等)，使之转化为所需的化学成分和化学价态。
（2）通过控制一定温度，使基体物料向一定晶相或固溶体转变。
（3）在一定的气氛和温度条件下，通过再结晶过程与烧结过程，控制微晶粒数目与晶粒大小，从而影响了孔结构与比表面。
3、负载型催化剂的优点有哪些(1) 可按催化剂物化性能的要求，选择合适孔结构和表面积的载体，增强催化剂的机械性能和耐热、传热性能；(2) 对于贵金属催化剂，由于将金属均匀分散在大表面积上，可节省催化剂贵金属用量，从而降低催化剂的成本；(3) 易采用多组分同时负载，或利用载体的某种功能(例如酸中心，或配位结构的导向，或电子迁移)，制备多功能催化剂；(4) 可以利用载体表面功能团成交联剂，进行均相催化剂的多相化；(5) 省去催化剂成型工段，制备方法比较简便．1、酸、碱的质子论的定义凡能给出质子（H+）的任何含氢原子或离子皆为酸，凡能接受质子的分子或离子都是碱。
上述定义可用简式表示为2、酸、碱的电子论的定义Lewis 认为凡能接受电子对的分子、原子团或离子称为酸；凡能给出电子对的分子、基团或离子称为碱．前者如H+、Cu2+、AlCl3, BF3等；后者如OH-，NH3，C5H5N等。
3、为什么起配位络合催化作用的催化剂主要是过渡金属络合物呢（1）电子组态从d0到d10的中心金属离子或原子有较多的轨道可用来形成化学键;（2）中心金属离子的配位数和价态容易改变;（3）中心金属离子的前沿d轨道具有合适的对称性和能级，可通过反馈电子到反应基团的相应反健轨道，以活化其σ键或π键;（4）通过电子效应(如对位效应)、空间效应，或不参加催化反应的配位体的对映体选择性诱导效应，提供了调节甚至精细调节催化活性和选样性的更多可能性．4、络合催化可能产生哪四种“效应”（1）对反应基团的活化效应、活化方式是通过缔合式络合，或离解式络合，或提供较低能垒的反应途径；（2）对反应方向和产物结构的选择性效应；（3）在双中心氧化还原反应情况下，提供电子传递途径的效应；（4）提供电子和能量偶联传递途径的效应．5、用18电子规则预测Co2(CO)8的可能结构:6、用18电子规则预测Fe(C5H5)2的结构？7、用18电子规则解释V(CO)6-的成因V(CO)6为17e ，与Cr （CO ）6相比不稳定，70℃分解，也可考虑二聚，但6个CO 位阻大，易于形成阴离子:1、说明均相催化剂与多相催化剂的特点多相催化剂 均相催化剂通常为不同的固相 作为反应介质的同一相轻易分离 时常很难分离轻易再生和回收 很难回收或回收成本高速度一般较均相催化剂慢 速度一般很快可能扩散受限 扩散不受控制对毒很敏感 受毒的影响小选择性低 选择性高寿命长 寿命短多用于高能过程 经常发生在温和条件下一般较难理解 一般较易理解2、举例说明均相催化剂多相化的方法及特点均相金属salen 配合物多相化（1）浸渍法 作用力是物理吸附。
（2）离子交换法 用化学方法使配合物带上能和载体进行离子交换的同号离子进行负载。
（3）封装 利用沸石分子筛的三维孔结构，将配合物封装在有沸石分子筛刚性骨架形成的笼腔内。
这种方法利用的是分子筛一定大小的刚性笼腔的“限阈”效应，对大小匹配的配合物分子进行多相化负载的。
（4）通过配位键合进行负载 由于金属salen 配合物通常具有轴向配位空位，将无机载体表面用具有配位能力的反应性基团进行修饰，再通过表面配体和金属salen 配合物的金属离子发生轴向配位进行负载（5）化学接枝法 化学接枝法是直接对无机载体材料进行改性，再和配合物或配体上反应基团进行反应进行嫁接（6）溶胶凝胶技术 采用有机基团官能化硅烷偶联剂(Silane Coupling Agent)直接与烷氧基硅醇等水解聚合形成无定形杂化载体。
3、何为反应控制相转移催化剂此催化剂本身不溶于反应介质中，但在反应物之一的作用下形成可溶于反应介质中的活性物种，进而与另一反应物作用，选择性地生成目标产物。
当前一种反应物被消耗完，催化剂又恢复到起始的结构而从反应体系中析出，可方便地回收及循环使用。
1、简述酶催化反应的特点。
高催化效率 ＋Na +V(CO)6Na +[V(CO)6]－FeRR'高专一性酶活性受一些化合物调控2、酶的可逆抑制作用有哪些？举例说明其一竞争性抑制反竞争性抑制非竞争性抑制混合型抑制部分抑制底物抑制产物抑制变构抑制竞争性抑制举例：丙二酸(CO2-•CH2•CO2-)是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂:丙二酸与琥珀酸结构非常相似，都具有两个羧基，因而可以占据酶分子上底物的结合位点. 但由于丙二酸在两个羧基之间只有一个碳原子，不会形成双键，因而不会发生后续反应.1、举例说明绿色化学的12个原则（1）预防 抗抑郁药物---曲舍林的重新设计（2）原子经济性 布络芬的合成（3）无毒的化学合成 聚碳酸酯的合成（4）设计更安全的化学品 多杀菌素的生物合成（5）更安全的溶剂和辅助剂 水做有机反应溶剂: 苯胺的氧化羰化（6）设计提高能量利用率（7）可再生资源的利用 己二酸合成（8）降低派生物 硼酸催化的羧酸的直接酰氨化（9）催化 亚胺基二乙酸二钠的合成 (DSIDA)（10）降解品的设计 聚乳酸(PLA) 的制备（11）污染物的实时分析 离子指纹图谱检测 (IFD) 软件（12）预防事故的安全化学过程2、什么是原子经济性？举例说明绿色化学的“原子经济性”是指在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中。