【正文】 ?理解熱化學(xué)定律及其應(yīng)用；掌握反應(yīng)的標準摩爾焓變的近似計算； ?了解能源的概況和我國能源的特征，及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。 一般地，根據(jù)波長可進行定性分析； 根據(jù)波譜強度可進行定量分析。 以上形式的能量依次增大，且它們均是量子化的。 (4)電子能 Ue：原子核與電子之間的相互作用系統(tǒng)所具有的能量。 (3)振動能 Uv：與分子或多原子離子中的組成原子間相對的往復(fù)運動有關(guān)的能量。 (2)轉(zhuǎn)動能 Ur：質(zhì)點環(huán)繞質(zhì)心轉(zhuǎn)動所具有的能量。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 95 圖 秦山核電廠外景 秦山核電站二期工程施工現(xiàn)場 鳥 瞰 一 期 首頁 上一頁 下一頁 末頁 96 熱力學(xué)能的組成部分和波譜分析概要 * (1)平動能 Ut：質(zhì)點在三維空間的平動運動有關(guān)的能量。 (3)可控?zé)峋圩兌?。核燃料利用充分，但工藝?fù)雜，成本較高 。應(yīng)用廣泛但燃料利用率很低；完善、智能化。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 94 Ⅱ . 核電的優(yōu)勢與發(fā)展趨勢 ? 發(fā)展核能是必由之路 由其優(yōu)勢決定：高密度、清潔、經(jīng)濟、安全的能源。 nHeHH 10423121 ???釋放的能量同樣用質(zhì)能方程計算。 核裂變是鏈式反應(yīng)，不加控制則可制造成原子 彈；如加以控制，例如使用 慢化劑 —水，重水和石墨，則可建造成核電站。 n3Kr BanU 1091361425610235 92 ????Ⅰ . 核燃料和核能的來源 1. 核裂變反應(yīng) 首頁 上一頁 下一頁 末頁 92 該反應(yīng)損失質(zhì)量 Δm = 思考 ： 如果你燒過柴火，你有沒有意識到你正在間接地利用太陽能？ 首頁 上一頁 下一頁 末頁 91 選讀材料 核能 核能的產(chǎn)生主要有兩種方式，核裂變和核聚變。這是將太陽能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的一種最有效的方法。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 90 3. 轉(zhuǎn)換為化學(xué)能 植物能夠從空氣中的二氧化碳和根部吸收的水，利用太陽能進行光合作用合成碳水化合物而以化學(xué)能的形式儲存能量。當光照射到一些半導(dǎo)體材料上時，半導(dǎo)體材料中的電子就可以吸收光子而躍遷到導(dǎo)帶并產(chǎn)生電動勢。 對天氣的依賴性強。 將光能轉(zhuǎn)換為熱能的關(guān)鍵是吸收材料，一般選用黑色、表面粗糙的材料以減少反射，增加對光子的有效吸收。 思考 ： 如何利用太陽能？ 太陽能的利用方法是將太陽能轉(zhuǎn)換為更方便使用的能量形式，主要有以下三種： ? 轉(zhuǎn)換為熱能 ? 轉(zhuǎn)換為電能 ? 轉(zhuǎn)換為化學(xué)能 圖 太陽能電池 首頁 上一頁 下一頁 末頁 88 1. 轉(zhuǎn)換為熱能 思考 ： 太陽能熱水器的工作原理？ 太陽能熱水器是目前廣泛利用太陽能最典型的一個例子。太陽能的利用不會引起環(huán)境污染，不會破壞自然生態(tài)。如鑭鎳合金： 開發(fā)研究貯氫合金材料是當今材料科學(xué)領(lǐng)域的熱門分支。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 86 2. 氫氣的儲運 氫氣的密度小，且極難加壓液化，因此氫氣的儲存和運輸是一個比較困難的問題。 利用太陽光的能量催化分解水得到氫氣，最有前途的制氫方法。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 85 1. 氫氣的制取 ? 太陽能光解 ? 電解 作為氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品，是目前工業(yè)氫氣的制備方法。 氫能的優(yōu)點 ? 熱值高，其數(shù)值為 ?kg1。 可持續(xù)發(fā)展三原則：公平性、共同性和持續(xù)性。必須合理開發(fā)及進一步開發(fā)新能源，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 。能源作為最緊缺的資源對人類社會的可持續(xù)發(fā)展起著關(guān)鍵的作用。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 82 清潔能源與可持續(xù)發(fā)展 思考 1： 目前使用的能源中，哪些是有限的，哪些是無限的 (不考慮太陽的壽命 )？ 思考 2： 你認為伊拉克戰(zhàn)爭的深層次原因是什么？ 1：礦物能源（煤炭和石油）是有限的，來自宇宙的能源（如太陽能）和核能是無限的。 液化氣 煤氣的組成 H2： 50%； CO： 15%； CH4： 15%，熱值約 16MJ ?M3 思考 ： 與煤氣相比，液化氣有哪些優(yōu)點？ 答：無毒、低污染、熱值高于煤氣。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 81 煤氣和液化氣 煤氣 煤的合成氣及煉焦氣都是城市煤氣。我國東海、南海有大量可燃冰，約相當于全國石油儲量的一半。預(yù)測總量相當于 161萬億噸煤，可用 100萬年；是地球上煤、石油和天然氣能量總和的 2~3倍。 形成條件：低溫高壓如 0℃ ， 76 MPa。 CH4柴火是生物質(zhì)能的直接利用。 答：都是。 思考 ： 可用哪些原料制備沼氣？如果你來自農(nóng)村，你家使用過沼氣嗎？ 答：農(nóng)村一般用人畜糞便、雜草等制取沼氣。 天然氣的優(yōu)點： ? 可直接應(yīng)用 ? 易于管道輸送 ? 污染少 思考 ： 西氣東送具有哪些重要意義？ 首頁 上一頁 下一頁 末頁 79 3. 沼氣和生物質(zhì)能 植物殘體在隔絕空氣的情況下發(fā)生自然分解時產(chǎn)生的氣體稱為沼氣。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 78 2. 天然氣 天然氣是低級烷烴的混合物，主要成分是甲烷，常與石油伴生。 思考 ： 汽車尾氣污染物是什么？如何解決？ 答：主要污染物： NO、 CO、 HC和含鉛化物等。衡量汽油質(zhì)量的一個重要指標是辛烷值。 思考 ： 以上產(chǎn)品中最重要的是什么？ 汽油 。我國的原油產(chǎn)地在東北、西北和山東（黑龍江省的大慶油田、新疆的克拉瑪依油田和山東省的勝利油田是中國三大油田）。 煤 ）（）（氣體燃料合成天然氣水煤氣焦炭 甲烷化汽化劑煉焦42HCH HCO2??? ????? ???? ?? O合成氣汽化劑（ ????? ?? ? )OOH 22甲醇 合成汽油 液體燃料 水煤漿少量添加劑 水煤粉 ?? %30%70(新型液態(tài)燃料 ) 首頁 上一頁 下一頁 末頁 76 石油和天然氣 石油 石油是多種烴類的混合物，其中含有鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和少量含氧、含硫的有機物。 ?無煙煤： 低硫，較好 ； ?煙煤 ： 高硫，燃燒環(huán)境污染； ?褐煤： 儲量大，但熱值低 。 標準煤的熱值為 首頁 上一頁 下一頁 末頁 74 1. 煤炭的成分與熱值 煤炭的主要成分： 碳、氫、氧；少量氮、硫、磷等。 思考 ： 我國能源的現(xiàn)狀有何特點？ 答： 1）能源總量豐富，但人均不足； 2）能源結(jié)構(gòu)不合理，優(yōu)質(zhì)能源比例太小 煤炭占一次能源的 76%，天然氣消耗只有世界平均的 76%，石油消耗只占世界平均的 1/3。 SO2和粉塵是煤燃燒的主要一次污染物，其中的 SO2是造成酸雨的主要原因。 首頁 上一頁 下一頁 末頁 72 4. 能源危機 本質(zhì)：能量總量不變，質(zhì)量衰退了，有序能下降。 ? 能源是我們賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。 思考 ： 能源對于人類的重要性，為什么能源科學(xué)被列為當今社會的三大支柱之一。 )(OH)g(CO2)g(O25)g(HC 22222 l???解：從手冊查得 ，各物質(zhì)的標準摩爾生成焓如下。這 也是熱化學(xué)定律的重要內(nèi)容。 例 試計算鋁熱劑點火反應(yīng)的 反應(yīng)計量式為： ) 9 8(mr H? )s(Fe2)s(OAl)s(OFe2 A l( s ) 3232 ???1132mf32mfmrm o m o lkJ)]() 5[(),OFe(),OAl()(??????????????? H HH首頁 上一頁 下一頁 末頁 66 注意事項 ? 物質(zhì)的聚集狀態(tài)，查表時仔細 應(yīng)用物質(zhì)的標準摩爾生成焓計算標準摩爾反應(yīng)焓時需要注意 ? 公式中化學(xué)計量數(shù)與反應(yīng)方程式相符 ? 數(shù)值與化學(xué)計量數(shù)的選配有關(guān)； ? 溫度的影響 )()(mrmr HTH ???思考 ：正反應(yīng)與逆反應(yīng)的反應(yīng)熱的數(shù)值相等，符號相反。 B?3DCEA2 ???在標準壓力 和反應(yīng)溫度時（通常為 K） p首頁 上一頁 下一頁 末頁 65 標準摩爾反應(yīng)焓變計算示例 解 ：從手冊查得 Fe2O3和 Al2O3的標準摩爾生成焓分別為 – – mf H?單質(zhì) 1(穩(wěn)定相 )+單質(zhì) 2(穩(wěn)定相 )+… 1mol 化合物 B (?相 ) (標準態(tài) , T) (標準態(tài) , T) (標準態(tài) , T) )(mf TH ??fmH?（ 物質(zhì)，相態(tài)，溫度 ） 單位 1J m o l??首頁 上一頁 下一頁 末頁 61 思考 ： 以下哪些反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱不是生成焓 (反應(yīng)物和生成物都是標準態(tài) )? C O ( g ))(O21)C( 2 ?? g石墨( g ) CO)g(O)C( 22 ??石墨 ( g