化学与社会生活(能源)PPT课件
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如：汽油、煤油、柴油、电力、氢能、沼气
9
能源的分类
3、按能源可否反复利用分： 可再生能源 水力、风、草木燃料、海洋能 非再生能源 化石燃料（煤、石油、天然气）
4、按能源利用状况分：
常规能源 是指已被广泛利用的能源（柴草、煤 炭、石
油、水力等） 新能源 是指利用先进技术所获得的能源或指采用先进的 技术开发利用传统的能源（太阳能、核能、氢能、生物质 能、海洋能、地热能、煤气、水煤浆）
分子式：C125H97O9NS 成分：C 84.3% H 5.1% O 7.5% N 1.5% S 1.6%
水分、挥发物、无机物灰分
煤中的氢并非都可以燃烧，和C、 S、P结合的氢可以燃烧
21
煤 的 现 代 结 构 模 型
基本结构单元：由数十个五元环和六元环组成的稠环化合物 煤粒的核心部分：“沥青类”或“树脂类”高分子化合物
化学与社会
（能源）
1
人类文明发端于火的利用
煤炭的使用不仅延长了燃烧 时间，而且为金属的冶炼、 蒸汽机的使用奠定基础。
石油化工使人类进入了现代社会
未来的社会是核能社会
2
能源是人类文明进步的先决条件，它 的开发和利用是衡量一种社会形态、一 个时代、一个国家经济发展、科技水平 与民众生活质量的重要标志。
5、世界能源委员会将能源分为：固体燃料、液体燃料、
气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、
海洋能和地热能等类型。其中，前三种又称化石燃料或化
石能源。
10
能源的分类
在目前人类所使用的能源中，绝大部分都来自太阳能，太阳能 种多样。
太
阳
能
的
利 用
太阳辐射
方
式
图
人工利用太阳能
光合作用
煤炭 石油 天然气
生物质能
光热转换 光电转换
古生物固定的太阳
加热大气 风能
加热海洋 潮汐能 海浪能
海流能
海水温差能
水能
11
3、能源转换中的化学
1、 化学能向电能转化 2 、 太阳能转化为热能、电能所需的蓄热材料、光电材料 3、 核能转化为电能：
核燃料的提纯、富集——化学处理过程 核废料的萃取分离 反应堆结构材料、元件、包壳材料的防护 水的纯化 4、化石燃料的充分利用 5、生物质能利用效率的提高
15
煤炭
你知道吗？
大约在5000年前，人类曾把煤炭作为装饰品。
煤炭是世界上储存量最丰富的化石燃料之一。
世界上煤的总储存量约为13万亿吨。我国探明 的煤炭可采储存量为7300多亿吨，居世界第一， 占世界总储量的45.7%。我国也是世界第一产煤 和用煤大国。
16
煤的形成
煤是由古生的植物随着地壳变动被埋入地下，经过数亿 年的地热高温、高压和细菌作用逐渐演化形成的可燃性固 体矿物。
3
随着现代科学技术的高速发展和世界人口的快速增长， 对能源的需求量越来越大，对能源质量的需求也越来越高， 作为当今能源的主体的石油、天然气、煤，都是不能再生 的化石燃料，用去一点就会少一点。据科学家们估计，现 在的化石燃料只能再维持几十年时间；另一方面，世界新 的技术革命带动着许多新兴工业蓬勃兴起，新的生产体系 必然要求改变能源系统，要求采用可再生的、分散的、多 样化的能源。因此，充分利用常规能源、开发新能源是解 决世界能源危机的重要途径，是当今世界各国共同追求之 一，新能源必将成为世界新的产业革命的动力，成为未来 世界能源系统的基础，成为未来世界能源舞台上的主角。
12
20世纪能源科学技术成就
大规模电力系统 高效燃烧技术 太阳能热利用技术 大容量风力发电技术 能源软科学
核能的利用
裂变能 聚变能 放射能
13
21世纪能源科学技术发展方向
核聚变能 氢能
燃料电池
太阳能发电利用 能源软科学
生物质能的高效和清洁利用技术 分散能源系统技术
14
二、化石燃料
当代工业的粮食—煤炭 当代工业的血液—石油 最清洁的化石燃料—天然气
22
煤的化学加工与转化
23
1、煤炭直接作为燃料存在的问题：环境污染、燃烧率低 2、加工的目的： 除去所含S、N和无机物——解决环境污染问题 降低分子量提高氢含量——提高使用价值 3、加工与转化的方式 煤的干馏 煤的气化 煤的液化 水煤浆
24
煤的气化
门捷列夫的畅想
1、水煤气
将空气通过装有灼热的焦炭的塔柱，会发生放热反应：
C（s）+O2（g）==CO2（g） △H=-393.5kJ·mol-1 放出的大量热量可使焦炭的温度上升到约1500℃。切断 空气，将水蒸气通过灼热的焦炭，发生下列反应：
C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2 △H=-131.3kJ·mol-1
2、合成气
将纯氧气和水蒸气在加压下通过灼烧的煤，可使煤中 的苯酚等挥发出来，并生成一种气态混合物燃料，其体 积分数为：40%H2、15%CO、15%CH4、30%CO2。
源自文库25
煤的液化
以煤炭为原料，通过化学加工过程，生产油品和石油 化工产品。主要有两种方式： 直接液化：将煤炭先磨成煤粉，然后与溶剂（煤焦 油）、催化剂混合为浆状物，在温度为673-773K，压力 为（100～300）×（100 ～ 1000）Pa下加氢直接生产重质 液体燃料。一般二、三吨煤粉可得一吨液化油。 间接液化：将煤粉先气化成CO和H2，然后用高压催化 合成液体燃料。
7
目前人类所能够使用的能源形式 8
2、能源分类
1、按来源分 来自地球以外 辐射能、化石资源、生物质能、 (太阳能) 风能、海洋能 来自地球内部 地热能和核能 地球与月球、太阳等天体间有规律运动形成的能 潮汐能
2、按能源形成条件分： 一次能源 自然界中未经转换可直接使用的能源
如：原煤、石油、天然气、流水、日光、草木 二次能源 经过加工或转换后获得的能源
4
毫无疑问，化学在充分利用现有资源和开发新能源方面发 挥着不可替代的作用。首先，通过化学手段能够更好地利用 化石燃料。
其次，化学在开发新能源方面也发挥着重要作用，通过化 学等方法开发的核能、氢能、太阳能等是极具前途的清洁能 源。
5
主要内容
能源概述 各种能源简介
6
一、能源概述
1、何谓能源？ 能源是指能为人类提供所需能量的自然资源，是指一 切能量比较集中的含能体（如煤炭、天然气等）和能量 过程（如风、潮汐）
从本质上说煤炭中所含的化学能是植物通过光合作用 从太阳光转化而来的。
采煤
17
世界煤炭的储备和分布
18
中国煤炭的储备和分布
19
煤的种类
根据煤化程度的不同将煤大致分为泥煤、褐煤、烟煤和 无烟煤，其含碳量逐渐升高，燃烧热值也之间递增。我国 原煤产量以烟煤为主。
泥炭
褐煤
烟煤
无烟煤
四种煤的形成过程
20
煤的组成与结构 煤是一种具有高碳氢比的复杂混合物，其主 要成分是碳和氢，还有少量的氧、氮、硫等。
9
能源的分类
3、按能源可否反复利用分： 可再生能源 水力、风、草木燃料、海洋能 非再生能源 化石燃料（煤、石油、天然气）
4、按能源利用状况分：
常规能源 是指已被广泛利用的能源（柴草、煤 炭、石
油、水力等） 新能源 是指利用先进技术所获得的能源或指采用先进的 技术开发利用传统的能源（太阳能、核能、氢能、生物质 能、海洋能、地热能、煤气、水煤浆）
分子式：C125H97O9NS 成分：C 84.3% H 5.1% O 7.5% N 1.5% S 1.6%
水分、挥发物、无机物灰分
煤中的氢并非都可以燃烧，和C、 S、P结合的氢可以燃烧
21
煤 的 现 代 结 构 模 型
基本结构单元：由数十个五元环和六元环组成的稠环化合物 煤粒的核心部分：“沥青类”或“树脂类”高分子化合物
化学与社会
（能源）
1
人类文明发端于火的利用
煤炭的使用不仅延长了燃烧 时间，而且为金属的冶炼、 蒸汽机的使用奠定基础。
石油化工使人类进入了现代社会
未来的社会是核能社会
2
能源是人类文明进步的先决条件，它 的开发和利用是衡量一种社会形态、一 个时代、一个国家经济发展、科技水平 与民众生活质量的重要标志。
5、世界能源委员会将能源分为：固体燃料、液体燃料、
气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、
海洋能和地热能等类型。其中，前三种又称化石燃料或化
石能源。
10
能源的分类
在目前人类所使用的能源中，绝大部分都来自太阳能，太阳能 种多样。
太
阳
能
的
利 用
太阳辐射
方
式
图
人工利用太阳能
光合作用
煤炭 石油 天然气
生物质能
光热转换 光电转换
古生物固定的太阳
加热大气 风能
加热海洋 潮汐能 海浪能
海流能
海水温差能
水能
11
3、能源转换中的化学
1、 化学能向电能转化 2 、 太阳能转化为热能、电能所需的蓄热材料、光电材料 3、 核能转化为电能：
核燃料的提纯、富集——化学处理过程 核废料的萃取分离 反应堆结构材料、元件、包壳材料的防护 水的纯化 4、化石燃料的充分利用 5、生物质能利用效率的提高
15
煤炭
你知道吗？
大约在5000年前，人类曾把煤炭作为装饰品。
煤炭是世界上储存量最丰富的化石燃料之一。
世界上煤的总储存量约为13万亿吨。我国探明 的煤炭可采储存量为7300多亿吨，居世界第一， 占世界总储量的45.7%。我国也是世界第一产煤 和用煤大国。
16
煤的形成
煤是由古生的植物随着地壳变动被埋入地下，经过数亿 年的地热高温、高压和细菌作用逐渐演化形成的可燃性固 体矿物。
3
随着现代科学技术的高速发展和世界人口的快速增长， 对能源的需求量越来越大，对能源质量的需求也越来越高， 作为当今能源的主体的石油、天然气、煤，都是不能再生 的化石燃料，用去一点就会少一点。据科学家们估计，现 在的化石燃料只能再维持几十年时间；另一方面，世界新 的技术革命带动着许多新兴工业蓬勃兴起，新的生产体系 必然要求改变能源系统，要求采用可再生的、分散的、多 样化的能源。因此，充分利用常规能源、开发新能源是解 决世界能源危机的重要途径，是当今世界各国共同追求之 一，新能源必将成为世界新的产业革命的动力，成为未来 世界能源系统的基础，成为未来世界能源舞台上的主角。
12
20世纪能源科学技术成就
大规模电力系统 高效燃烧技术 太阳能热利用技术 大容量风力发电技术 能源软科学
核能的利用
裂变能 聚变能 放射能
13
21世纪能源科学技术发展方向
核聚变能 氢能
燃料电池
太阳能发电利用 能源软科学
生物质能的高效和清洁利用技术 分散能源系统技术
14
二、化石燃料
当代工业的粮食—煤炭 当代工业的血液—石油 最清洁的化石燃料—天然气
22
煤的化学加工与转化
23
1、煤炭直接作为燃料存在的问题：环境污染、燃烧率低 2、加工的目的： 除去所含S、N和无机物——解决环境污染问题 降低分子量提高氢含量——提高使用价值 3、加工与转化的方式 煤的干馏 煤的气化 煤的液化 水煤浆
24
煤的气化
门捷列夫的畅想
1、水煤气
将空气通过装有灼热的焦炭的塔柱，会发生放热反应：
C（s）+O2（g）==CO2（g） △H=-393.5kJ·mol-1 放出的大量热量可使焦炭的温度上升到约1500℃。切断 空气，将水蒸气通过灼热的焦炭，发生下列反应：
C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2 △H=-131.3kJ·mol-1
2、合成气
将纯氧气和水蒸气在加压下通过灼烧的煤，可使煤中 的苯酚等挥发出来，并生成一种气态混合物燃料，其体 积分数为：40%H2、15%CO、15%CH4、30%CO2。
源自文库25
煤的液化
以煤炭为原料，通过化学加工过程，生产油品和石油 化工产品。主要有两种方式： 直接液化：将煤炭先磨成煤粉，然后与溶剂（煤焦 油）、催化剂混合为浆状物，在温度为673-773K，压力 为（100～300）×（100 ～ 1000）Pa下加氢直接生产重质 液体燃料。一般二、三吨煤粉可得一吨液化油。 间接液化：将煤粉先气化成CO和H2，然后用高压催化 合成液体燃料。
7
目前人类所能够使用的能源形式 8
2、能源分类
1、按来源分 来自地球以外 辐射能、化石资源、生物质能、 (太阳能) 风能、海洋能 来自地球内部 地热能和核能 地球与月球、太阳等天体间有规律运动形成的能 潮汐能
2、按能源形成条件分： 一次能源 自然界中未经转换可直接使用的能源
如：原煤、石油、天然气、流水、日光、草木 二次能源 经过加工或转换后获得的能源
4
毫无疑问，化学在充分利用现有资源和开发新能源方面发 挥着不可替代的作用。首先，通过化学手段能够更好地利用 化石燃料。
其次，化学在开发新能源方面也发挥着重要作用，通过化 学等方法开发的核能、氢能、太阳能等是极具前途的清洁能 源。
5
主要内容
能源概述 各种能源简介
6
一、能源概述
1、何谓能源？ 能源是指能为人类提供所需能量的自然资源，是指一 切能量比较集中的含能体（如煤炭、天然气等）和能量 过程（如风、潮汐）
从本质上说煤炭中所含的化学能是植物通过光合作用 从太阳光转化而来的。
采煤
17
世界煤炭的储备和分布
18
中国煤炭的储备和分布
19
煤的种类
根据煤化程度的不同将煤大致分为泥煤、褐煤、烟煤和 无烟煤，其含碳量逐渐升高，燃烧热值也之间递增。我国 原煤产量以烟煤为主。
泥炭
褐煤
烟煤
无烟煤
四种煤的形成过程
20
煤的组成与结构 煤是一种具有高碳氢比的复杂混合物，其主 要成分是碳和氢，还有少量的氧、氮、硫等。