化学与能源——PPT化学课件
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化学与能源
一、能源概况
1。能源的分类
• 一次能源：在自然界中可直接取得不必改 变其基本形态的能源。
• 二次能源：由一次能源经过加工或转换成 另一种形态的能源产品。
• 常规能源：即传统能源，已经大规模生产 和广泛利用的能源。 • 新能源：以新技术为基础，系统开发的能 源。 • 能量转化定律 • 能量守恒定律
• • • •
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5．若汽油机使用的汽油（辛烷C8H18）在气缸内完全燃烧，则空气 的质量与辛烷的质量之比x值为 ；若空气的质量与辛烷的质量之比 大于x值，则尾气中有害气体含量较多的是 ；若空气的质量与辛烷 的质量之比小于x值，则尾气中有害气体含量较多的是 。 6．为减少汽车对城市大气的污染，1998年6月我国成功地开发出了 以新燃料作能源的“绿色汽车”，这种汽车可避免有毒的有机铅、苯 和苯的同系物以及多环芳烃的排放，保护环境。这种“绿色汽车”的 燃料是 A 甲醇 B 汽油 C 柴油 D 重油 7．汽车尾气除上述NOx有毒气体外，还有燃料未完全燃烧的还原性 气体以及SO2气体等。目前治理的方法是在汽车的排气管上装一个 “催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂），使上述气体反应，生成 可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使燃料充分燃烧及SO2的 转化，但“催化转换器”能在一定程度上提高空气的酸度。请问这是 为什么？写出相应的化学反应方程式，并请你想出两种控制城市空气 污染源的方法。 10．柴油平均含碳约85％，含氢约14％。前几年的报刊杂志上报道了 “中国的第五大发明”：把25％的柴油和75％的水混合起来，加少量 “膨化剂”，就可以变成“膨化柴油”，简称“水变油”。据说，它 和天然的柴油有相同的热值。此“发明”得到包括我国某名牌大学校 长在内的若干位教授专家的肯定，并通过了“鉴定”；但同时被中科 院何柞麻院士等一大批教授、专家所否定。问：“水变油”是否可能？ 请你设计一个实验思路（不必详述实验操作过程），证明水是否能变 成油？
（4）一碳化学
3。天然气－－家庭用气体燃料
• 管道煤气由煤加工制得，液化气是石油炼制产 物，天然气则能直接使用。家庭生活中，为什么 要使用气体燃料呢？ • ① 因气体易扩散，故气体燃料与空气混合充分， 容易完全燃烧，与固体燃料相比有较高的能量利 用率。 • ② 气体燃料便于运输，使用方便（易点燃，易熄 灭），且清洁卫生。 • ③ 固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤、煤球 或煤饼会产生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、 粉尘等，造成大气污染，住宅环境也烟灰满天， 厨房空气的污染则更严重。
2。煤
（1）煤的干馏
（2）煤的气化
• 煤与有限的热空气和水蒸气反应生得到主 要成分为CO和H2的混合气体，可以作为城 市煤气的要。
（3）煤的液化
煤炭液化油又叫人造石油。 方法一：直接液化法先裂解，再气化； 方法二：先气化（CO、H2等小分子），然后在一定温度、 压力和催化剂作用下合成各种烷烃、烯烃和乙醇、乙醛等。
• （1）主要成分
• 管道煤气的可燃成分是氢气、一氧化碳和 甲烷，分别约占48%～50%，10%～15%和 13%～18% • 液化气又叫液化石油气，主要成分中C3、 C4的烃是沸点较低的成分丙烷、丙烯、丁 烷、丁烯。
煤、石油、薪柴、 汽油、酒精、液 化气、煤气 天然气 水力、铀、风力 热水、蒸汽、电
二、化石能源
• 1。石油：全世界按照现有生产能力，每年开 采30亿吨，还可开采40－50年。
• 例：煤、煤气、石油、天然气、水能、风能和生物能 等等多年来大量使用的能源，称为 能源。而核能、 地热、海洋能、沼气、电能、太阳能、风能等都被称 为 能源。 • ①煤、石油、天然气等能源以热的形式供给人们需要。 写出煤、石油、天然气燃烧供热时的化学反应方程式 （试以它们各自的主要成分C、CnH2n＋2和CH4代 表）： 、 、＿＿ 。在质量相 同时，燃料 对环境造成的负面影响（温室效应） 最小。 • 某人坐在带空调的车内踉在一辆卡车后面。此人根据 何种现象可知前面这辆卡车是以汽油或柴油为燃料的。 简述原因。
2。常见的能源
• • • • • • • • • • 太阳能 化石能源 水能 风能 潮汐能：海水潮流运动的能量 海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、温差能 地热能：地球内部释放到地表的能量 生物质：燃烧植物体放出热能 核能（原子能） 氢能
可再生能源：水力、风力、太阳能、生物质能、热地等。
• 例：把下列14种能源按要求填入下表，并指 出哪些是不可再生能源。 煤、石油、水力、汽油、铀、薪柴、酒精、 天然气、液化气、热水、煤气、蒸汽、风力、 电。 一次能源 燃料能源 非燃料能源 二次能源
讨论： （1）燃烧等质量天然气、酒精、汽油（C5－ 11）、煤油（C11－16）和柴油（C15－18）耗氧 量？对环境的污染情况？ （2）汽油燃烧供氧量与产生污染物的关系？ （3）不同燃烧方式电火花点火与压缩点火产 物中NOx的含量？
• 内燃机是将化学能转化为机械能的装置，根据燃料的不同可分为汽油 机和柴油机等类型。汽油机和柴油机的工作原理均为利用燃料燃烧产 生大量的气体和热能，推动活塞进行往复运动。汽油机和柴油机工作 原理的区别在于压缩的工作物质和点火方式的不同：汽油机是将汽油 雾化后和空气混合，利用活塞下行吸入汽缸，然后活塞上行进行压缩， 到一定体积（活塞几乎上行到顶端）后采用火花塞（也称火嘴，一种 采用高压放电产生火花的装置）打火，从而点燃混合气体，使之体积 剧烈膨胀，推动活塞下行。当活塞下行到底部时，活门打开，并利用 二次上行的压力排出气体，完成一个循环过程；而柴油机则是吸入空 气进行压缩，到一定程度产生高温高压后喷入雾化的柴油，由于此时 压缩空气的温度已经超过了柴油的燃点，柴油立即燃烧推动活塞上行。 柴油机的压缩比远高于汽油机（这也是柴油机效率高于汽油机的原因 之一）。试根据上述信息回答下列问题： • 3．检测发动机尾气发现，汽油机尾气中氮氧化物（以NOx表示）的 含量远高于柴油机尾气，请解释原因，并写出相关的化学方程式。 • 4．由石油分馏而得到的汽油称直馏汽油，由裂化而得到的汽油称 裂化汽油。单从Байду номын сангаас用效果看，汽油机一般使用何种汽油为宜，为什么？
一、能源概况
1。能源的分类
• 一次能源：在自然界中可直接取得不必改 变其基本形态的能源。
• 二次能源：由一次能源经过加工或转换成 另一种形态的能源产品。
• 常规能源：即传统能源，已经大规模生产 和广泛利用的能源。 • 新能源：以新技术为基础，系统开发的能 源。 • 能量转化定律 • 能量守恒定律
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5．若汽油机使用的汽油（辛烷C8H18）在气缸内完全燃烧，则空气 的质量与辛烷的质量之比x值为 ；若空气的质量与辛烷的质量之比 大于x值，则尾气中有害气体含量较多的是 ；若空气的质量与辛烷 的质量之比小于x值，则尾气中有害气体含量较多的是 。 6．为减少汽车对城市大气的污染，1998年6月我国成功地开发出了 以新燃料作能源的“绿色汽车”，这种汽车可避免有毒的有机铅、苯 和苯的同系物以及多环芳烃的排放，保护环境。这种“绿色汽车”的 燃料是 A 甲醇 B 汽油 C 柴油 D 重油 7．汽车尾气除上述NOx有毒气体外，还有燃料未完全燃烧的还原性 气体以及SO2气体等。目前治理的方法是在汽车的排气管上装一个 “催化转换器”（用铂、钯合金作催化剂），使上述气体反应，生成 可参与大气生态环境循环的无毒气体，并促使燃料充分燃烧及SO2的 转化，但“催化转换器”能在一定程度上提高空气的酸度。请问这是 为什么？写出相应的化学反应方程式，并请你想出两种控制城市空气 污染源的方法。 10．柴油平均含碳约85％，含氢约14％。前几年的报刊杂志上报道了 “中国的第五大发明”：把25％的柴油和75％的水混合起来，加少量 “膨化剂”，就可以变成“膨化柴油”，简称“水变油”。据说，它 和天然的柴油有相同的热值。此“发明”得到包括我国某名牌大学校 长在内的若干位教授专家的肯定，并通过了“鉴定”；但同时被中科 院何柞麻院士等一大批教授、专家所否定。问：“水变油”是否可能？ 请你设计一个实验思路（不必详述实验操作过程），证明水是否能变 成油？
（4）一碳化学
3。天然气－－家庭用气体燃料
• 管道煤气由煤加工制得，液化气是石油炼制产 物，天然气则能直接使用。家庭生活中，为什么 要使用气体燃料呢？ • ① 因气体易扩散，故气体燃料与空气混合充分， 容易完全燃烧，与固体燃料相比有较高的能量利 用率。 • ② 气体燃料便于运输，使用方便（易点燃，易熄 灭），且清洁卫生。 • ③ 固体煤中含有硫、氮等杂质，直接燃煤、煤球 或煤饼会产生大量二氧化硫、氮氧化物（NOx）、 粉尘等，造成大气污染，住宅环境也烟灰满天， 厨房空气的污染则更严重。
2。煤
（1）煤的干馏
（2）煤的气化
• 煤与有限的热空气和水蒸气反应生得到主 要成分为CO和H2的混合气体，可以作为城 市煤气的要。
（3）煤的液化
煤炭液化油又叫人造石油。 方法一：直接液化法先裂解，再气化； 方法二：先气化（CO、H2等小分子），然后在一定温度、 压力和催化剂作用下合成各种烷烃、烯烃和乙醇、乙醛等。
• （1）主要成分
• 管道煤气的可燃成分是氢气、一氧化碳和 甲烷，分别约占48%～50%，10%～15%和 13%～18% • 液化气又叫液化石油气，主要成分中C3、 C4的烃是沸点较低的成分丙烷、丙烯、丁 烷、丁烯。
煤、石油、薪柴、 汽油、酒精、液 化气、煤气 天然气 水力、铀、风力 热水、蒸汽、电
二、化石能源
• 1。石油：全世界按照现有生产能力，每年开 采30亿吨，还可开采40－50年。
• 例：煤、煤气、石油、天然气、水能、风能和生物能 等等多年来大量使用的能源，称为 能源。而核能、 地热、海洋能、沼气、电能、太阳能、风能等都被称 为 能源。 • ①煤、石油、天然气等能源以热的形式供给人们需要。 写出煤、石油、天然气燃烧供热时的化学反应方程式 （试以它们各自的主要成分C、CnH2n＋2和CH4代 表）： 、 、＿＿ 。在质量相 同时，燃料 对环境造成的负面影响（温室效应） 最小。 • 某人坐在带空调的车内踉在一辆卡车后面。此人根据 何种现象可知前面这辆卡车是以汽油或柴油为燃料的。 简述原因。
2。常见的能源
• • • • • • • • • • 太阳能 化石能源 水能 风能 潮汐能：海水潮流运动的能量 海洋能：潮汐能、波浪能、海流能、温差能 地热能：地球内部释放到地表的能量 生物质：燃烧植物体放出热能 核能（原子能） 氢能
可再生能源：水力、风力、太阳能、生物质能、热地等。
• 例：把下列14种能源按要求填入下表，并指 出哪些是不可再生能源。 煤、石油、水力、汽油、铀、薪柴、酒精、 天然气、液化气、热水、煤气、蒸汽、风力、 电。 一次能源 燃料能源 非燃料能源 二次能源
讨论： （1）燃烧等质量天然气、酒精、汽油（C5－ 11）、煤油（C11－16）和柴油（C15－18）耗氧 量？对环境的污染情况？ （2）汽油燃烧供氧量与产生污染物的关系？ （3）不同燃烧方式电火花点火与压缩点火产 物中NOx的含量？
• 内燃机是将化学能转化为机械能的装置，根据燃料的不同可分为汽油 机和柴油机等类型。汽油机和柴油机的工作原理均为利用燃料燃烧产 生大量的气体和热能，推动活塞进行往复运动。汽油机和柴油机工作 原理的区别在于压缩的工作物质和点火方式的不同：汽油机是将汽油 雾化后和空气混合，利用活塞下行吸入汽缸，然后活塞上行进行压缩， 到一定体积（活塞几乎上行到顶端）后采用火花塞（也称火嘴，一种 采用高压放电产生火花的装置）打火，从而点燃混合气体，使之体积 剧烈膨胀，推动活塞下行。当活塞下行到底部时，活门打开，并利用 二次上行的压力排出气体，完成一个循环过程；而柴油机则是吸入空 气进行压缩，到一定程度产生高温高压后喷入雾化的柴油，由于此时 压缩空气的温度已经超过了柴油的燃点，柴油立即燃烧推动活塞上行。 柴油机的压缩比远高于汽油机（这也是柴油机效率高于汽油机的原因 之一）。试根据上述信息回答下列问题： • 3．检测发动机尾气发现，汽油机尾气中氮氧化物（以NOx表示）的 含量远高于柴油机尾气，请解释原因，并写出相关的化学方程式。 • 4．由石油分馏而得到的汽油称直馏汽油，由裂化而得到的汽油称 裂化汽油。单从Байду номын сангаас用效果看，汽油机一般使用何种汽油为宜，为什么？