第二章化学与能源

• 管道煤气是一种清洁燃料，然而这是相对于住宅、居室环 境而言的，从城市大环境看，没有改善城市大气的污染程 度。原因很简单，制造煤气要燃煤，使用煤气没有降低城 市的煤炭消耗量。原来一家一户煤球炉的废气仅仅变成由 数家煤气厂排放而已。
• 液化气是发热量高的优质清洁燃料，但液化气使用不便， 且要消耗宝贵的石油资源。
• 无铅汽油不等于无害汽油无铅汽油中只含有来源于原油
的微量的铅，一般每升汽油为百分之一克
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第二章化学与能源
生活常识：为什么液化气罐在用完后再摇一摇或浇一点热水又 可以使用？
通常家用液化石油气罐的主要成分是C3或C4的烃类化合物， 其在常压下是气态，经过加压变成液体装入罐内，使用时只 要打开阀门C3和C4会立即气化喷出，点燃即可。当C3和C4 跑出完后，火慢慢变小。此时将液化气罐摇一摇或在罐外浇 一点热水，火立刻会大起来。这是因为我们使用的液化气还 含油C5，其在常温下是液体，摇一摇或加温可以帮助C5气 化，C5数量不多，但是在烧菜进行到一般时突然断气，试试 这个方法可以让你摆脱尴尬的局面。但是绝对不可以用明火 直接加热液化气罐，这样非常危险。
石油是国家现代化建设的战略物资，许多国际争端往往同石 油资源有关，现代生活中的衣食住行直接或间接地都与石油 有关。
OPEC—沙特阿拉伯、伊朗、伊拉克、科威特等13个国家成 立了“石油输出国组织欧佩克（OPEC)”。
石油危机
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第二章化学与能源
4 石油的组成元素
天然气的主要成分是甲烷（CH4),还有少量的乙烷和丙烷，它 和石油伴生，一般每吨石油大概伴有1000立方米的天然气。 天然气是最“清洁”的燃料，燃烧产物为CO2和H2O，都 是无毒物质，且管道输送也很方便。
•逃逸
第二章化学与能源
• 连续核裂变释放出巨大的核能，若人工控制使链式反应在一 定程度上连续进行，产生的能量加热水蒸气，推动发电机， 这是建设核电站的基本原理；若让裂变释放的能量不断积累， 最后则可以在瞬间酿成巨大的爆炸，这是制造原子弹的原理。
• 核电是一种清洁的能源，但有两个问题令人担忧：一是安全 运行；二是核废料的处理。
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第二章化学与能源
3 煤的能量来自于太阳能
植物光合作用吸收太阳能，储存了能量，煤化过程释放能 量，但在空气不足条件下，碳不能完全变成CO2，而以碳原 子的形式固定下来。
4 煤的化学组成
可用C135H96O9NS表示。 5 煤燃烧的污染问题
煤在我国能源消费结构中占据首位，其大部分是直接燃烧 掉了，热效率利用不高且有环境污染。直接烧煤形成的CO2 是全球温室效应的罪魁，而SO2和NOX是造成酸雨的祸首。 因此，煤炭的综合利用具有很大的经济价值和实际意义。
重大的战略意义
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第二章化学与能源
• 家庭用气体燃料
• 管道煤气，有煤加工制得，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，石油炼制产物，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。
• 天然气直接产自油气田，主要成分是甲烷，还有少量的其他 气态烃，开采后经脱硫、脱水等，即可用作家庭燃气。
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第二章化学与能源
•五 核能-魔鬼与天使
• 核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。这些原子 的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小 的原子核，同时放出二个到三个中子和很大的能量，又能使别 的原子核接着发生核裂变……，使过程持续进行下去，这种过 程称作链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量 称为原子核能，俗称原子能。核裂变是取得核能的重要途径之 一。 • 只有一些质量非常大的原子核，像铀、钍等才能发生核裂 变，生成两个的原子核，同时又产生几个中子，同时释放出巨 大的能量，1克235U完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧 2.5吨煤所产生的能量。
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第二章化学与能源
6 天然气的成分
其主要成分是甲烷
7 天然气的优点
是世界公认的优质高效能源，可谓“天生丽质”，其有 许多优点：不需要复杂加工即可直接使用；燃烧比石油、 煤炭清洁，基本不污染环境；热值高。
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第二章化学与能源
•问题3：推广使用天然气为什么是城市燃气的发展方向？
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第二章化学与能源
b 煤的焦化(干馏）---将煤置于隔绝空气的封闭炼焦炉内加热， 煤分解成固态的焦炭、液态的煤焦油和气态的焦炉气。 焦炭---主要用于炼铁，还可用于制造电石、电极。 煤焦油---黑色油状液体，含苯、酚、萘、蒽等重要化工原 料。 焦炉气---含H2、CO、CO2、CH4、C2H4、NH3、H2S 等。
•按照全世界对化石燃料的消耗速度计算，这些能源可供人 类使用的时间大约还有：
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•储量有限的化石燃料
第二章化学与能源
我国一次能源消费总量从1978年的5.3亿吨标准煤，上升 到2002年的14.3亿吨标煤。
在2004年，我国石油消费量达3亿吨，其中进口1亿吨， 估计到2020年，我国石油消费量要达4.5亿吨，其中进口量 要达2.7亿吨，到2050年，我国石油消费量要达6亿吨，其 中进口量要达4亿吨，相当于目前美国的石油进口量。
C 煤的液化（人造石油）---原理：煤、石油都含C、H、O， 但煤的分子量是石油的十倍，所以，煤加热裂解，由大变小， 得到燃料油，仍在试验阶段。
• 综上所述，煤是能源，也是重要的化工原料，我国是世界上 最大的耗煤国家，但70%的煤都是直接烧掉，浪费资源，也 污染环境，积极开展煤的综合利用十分必要
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第二章化学与能源
• 国际上最严重的核泄露事件：切尔诺贝利核电站 • 日本地震核泄漏
•核能的开发，安全必须先行
• PPT切文档演尔模板 诺贝利核电站抢险人员纪念碑
第二章化学与能源
•核裂变能的利用带来的问题 •1、放射性废料的危害 • 核废料是指含有α、β和γ辐射的不稳定元素并伴随有热产生 的无用材料，核废料进入环境后会造成水、大气、土壤的污染， 并通过各种途径进入人体，当放射性辐射超过一定水平，就能 杀死生物体的细胞，妨碍正常细胞分裂和再生，引起细胞内遗 传信息的突变。 • 在衰变过程中，辐射的主要产物有α，β和γ射线，而X射线 是另一种由原子核外层电子引起的辐射。 • 研究表明，孕妇在怀孕初期腹部受过X光照射，她们生下的 孩子与母亲不受X光照射的孩子相比，死于白血病的概率要大 50%。受放射性污染的人在数年或数十年后，可能出现癌症、 白内障、失明、生长迟缓、生育力降低等远期效应，还可能出 现胎儿畸形、流产、死产等遗传效应。
第二章化学与能源
四 石油和天然气
石油为工农业、运输业、国防提供了重要燃料和其他化工 产品，石油产品数以千计，与人们的生活息息相关，因此称 为“工业的血液”。石油常跟天然气共存。
如果你控制了石油，你就控制了所有国家；如果你控制了 粮食，你就控制了所有的人；如果你控制了货币，你就控制 了整个世界。——基辛格（当代美国著名外交家、国际问题 专家，1973年诺贝尔和平奖获得者。）
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第二章化学与能源
•无铅汽油与无铅抗爆剂
•目前，取代四乙基铅的物质主要有：芳香烃类、甲基叔丁基 醚[MTBE，CH3O(CH3)3]、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基 锰（MMT）、醇类等，其中以MTBE用量最大。
• 被誉为汽车“绿色食品”的无铅汽油，一般是加入了甲 基叔丁基醚作为高辛烷值组分。MTBE在汽油中浓度高达 15％，因此有学者认它是汽油的一种基本组分。这种组分 可以改善汽油的蒸发性能，可提高汽油燃烧效率、增加辛烷 值、减少尾气中一些有害物质的排放，对汽车的启动加速以 及减少发动机活塞磨损和耗油量。无论是国内还是国外， MTBE的使用量都相当大。据报道，美国年产量近2000万 吨，我国年产量也达30多万吨。MTBE的燃烧产物为二氧 化碳和水，与其他成分相比安全性较高。
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第二章化学与能源
• 1 石油主要的含油带集中在北纬20°--48°之间，中东 地区已探明的石油储量占世界的60%以上。
• 2 石油的形成
• 石油是远古时代沉积在海底湖泊中的动植物的遗体， 在海洋条件作用下经过千百万年的漫长转化过程而生 成。
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第二章化学与能源
3 石油的重要性
5 石油的炼制 未经处理的石油称为原油，必须经过多步炼制才能使用。主 要有分馏、裂化、重整、精制等。
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第二章化学与能源
•汽油性能的表征——辛烷值
•汽油质量用辛烷值表示，因为汽油燃烧时有爆炸性，会降 低汽油的使用效率，其中以C7-C8为主，抗震性能最好的是 异辛烷，将其辛烷值定标为100，抗震性最差性为正庚烷， 定其辛烷值为0。
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第二章化学与能源
6 煤的合理利用方法 a 煤的气化—以煤为原料，以氧气、水蒸气作为气化剂，在
氧气不足、高温高压下通过化学反应将煤或煤焦中的可燃部分 转化为可燃性气体，煤的气化涉及到10个基本反应，
化肥厂合成氨， 需要H2，可 利用④、⑥， 供居民使用可 利用⑦， ④ 不安全。可根 据不同的目的， 调节煤、空气、 水的比例，
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三种气体燃料的热 值大体为以下数值：
第二章化学与能源
• 沼气，有机物质通过微生物发酵产生的一种可燃气体，
主要成分是甲烷(CH4)。
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第二章化学与能源
• 从探明的储量分析，现在地球上的煤炭、石油和天然气的总储 量分别为：
• 石油：1万亿桶；天然气：120万亿立方米；煤炭：1万亿吨
• 天然气则是一种既有管道煤气的方便，又有液化气无毒、 发热量高的优点的燃料，所以，推广使用天然气的是城市 燃气产业的发展方向。