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1、工工 科科 化化 学学v为什么要学习化学？学习化学的意义为什么要学习化学？学习化学的意义何在？何在？v本学期的工科化学同学们应该怎样学本学期的工科化学同学们应该怎样学？化学发展简史化学发展简史v远古的工艺化学时期远古的工艺化学时期v炼丹术和医药化学期炼丹术和医药化学期v燃素化学时期燃素化学时期v定量化学时期（近代化学时期）定量化学时期（近代化学时期）v科学相互渗透时期（现代化学时期）科学相互渗透时期（现代化学时期）远古的工艺化学时期远古的工艺化学时期炼丹术和医药化学时期炼丹术和医药化学时期燃素化学时期燃素化学时期定量化学时期定量化学时期科学相互渗透时期科学相互渗透时期计算与信计算与信息科学息科
2、学天文学天文学工程科学工程科学生命科学生命科学材料科学材料科学地理学地理学数学数学物理学物理学化学化学第一章第一章 热化学与能源热化学与能源v 1.1 反应热的测量反应热的测量v 1.2 反应热的理论计算反应热的理论计算v 1.3 常见能源及其有效与清洁利用常见能源及其有效与清洁利用v 1.4 清洁能源与可持续发展清洁能源与可持续发展 1.1 反应热的测量反应热的测量1.1.1 几个基本概念几个基本概念1.系统和环境系统和环境系统：作为研究对象的那一部分物质和空间。系统：作为研究对象的那一部分物质和空间。环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和空间。和
3、空间。开放系统开放系统有物质和能量交换有物质和能量交换封闭系统封闭系统只有能量交换只有能量交换隔离系统隔离系统无物质和能量交换无物质和能量交换图图1.1 系统的分类系统的分类2.相相系统中任何物理和化学性质完全相同的、均系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称相匀部分称相。根据相的概念，系统可分为：根据相的概念，系统可分为：单相（均匀）系统单相（均匀）系统多相（不均匀）系统多相（不均匀）系统相与相之间有明确的界面相与相之间有明确的界面思考思考（1）101.325kPa，273.15K(0)下，下，H2O(l)，H2O(g)，H2O(s)同时共存时系统中的相数为多少。同时共存时系统中的相数
4、为多少。（2）由乙二醇水溶液，冰，水蒸气，氮气，氧）由乙二醇水溶液，冰，水蒸气，氮气，氧气，组成的系统中，相数为多少？共有几种组分气，组成的系统中，相数为多少？共有几种组分？任何气体混合物都是一相，液体视互溶程度的不任何气体混合物都是一相，液体视互溶程度的不同而定，固体只有达到固溶体的时候才能为一相。同而定，固体只有达到固溶体的时候才能为一相。3.状态与状态函数状态与状态函数 状态状态就是描述系统各种宏观性质的总和，就是描述系统各种宏观性质的总和，有平衡态和非平衡态之分。有平衡态和非平衡态之分。如系统的宏观性质都处于定值，则系统为如系统的宏观性质都处于定值，则系统为平衡态。状态变化时，系统的宏
5、观性质也平衡态。状态变化时，系统的宏观性质也必然发生部分或全部变化。必然发生部分或全部变化。系统的宏观性质是状态的单值函数系统的宏观性质是状态的单值函数，系统，系统性质之间是有一定联系的，一般确定几个性质之间是有一定联系的，一般确定几个性质，状态也就确定了，这之间的关系式性质，状态也就确定了，这之间的关系式称为状态方程式。称为状态方程式。状态函数状态函数：用来描述系统状态的物理量：用来描述系统状态的物理量。状态函数的性质：状态函数的性质：状态函数是状态的单值函数。状态函数是状态的单值函数。当系统的状态发生变化时，状态函数的变当系统的状态发生变化时，状态函数的变化量只与系统的始、末态有关，而与变
6、化化量只与系统的始、末态有关，而与变化的实际途径无关。的实际途径无关。系统压力从系统压力从3p变为变为p图图1.2 状态函数的性质状态函数的性质状态函数的分类（按性质分）：状态函数的分类（按性质分）：广度性质：系统分为若干部分时，某些性质广度性质：系统分为若干部分时，某些性质具有加和性。具有加和性。强度性质：量值与物质量的多少无关，仅决强度性质：量值与物质量的多少无关，仅决定于系统本身的特性。定于系统本身的特性。思考：力和面积是什么性质的物理量？它们思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强的商即压强(热力学中称为压力热力学中称为压力)是强度性质是强度性质的物理量。由此可以得出什么结论？
7、的物理量。由此可以得出什么结论？力和面积都是广度性质的物理量。结论是力和面积都是广度性质的物理量。结论是两两个广度性质的物理量的商是一个强度性质个广度性质的物理量的商是一个强度性质的物理量的物理量。思考：摩尔体积思考：摩尔体积(体积除以物质的量体积除以物质的量)是什么性是什么性质的物理量？质的物理量？4.过程与途径过程与途径 系统状态发生任何的变化称为过程。系统状态发生任何的变化称为过程。实现一个过程的具体步骤称途径。实现一个过程的具体步骤称途径。思考：设想如果你要把思考：设想如果你要把20 的水烧开，要完的水烧开，要完成成“水烧开水烧开”这个过程，你可以有多种具这个过程，你可以有多种具体的体
8、的“途径途径”？如可以在水壶中常压烧；？如可以在水壶中常压烧；也可以在高压锅中加压烧。也可以在高压锅中加压烧。什么是可逆过程？什么是可逆过程？可逆过程：可逆过程：体系经过某一过程，由状态体系经过某一过程，由状态变到变到状态状态之后，如果通过逆过程能使体系和环境之后，如果通过逆过程能使体系和环境都完全复原，这样的过程称为可逆过程。它是都完全复原，这样的过程称为可逆过程。它是在一系列无限接近平衡条件下进行的过程。在一系列无限接近平衡条件下进行的过程。5.化学计量数化学计量数一般用化学反应计量方程表示化学反应中一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒关系，质量守恒关系，通式为：通式为：B 称为称
9、为B 的化学计量数。符号规定：的化学计量数。符号规定：反应物：反应物：B为负；产物：为负；产物：B为正。为正。例例1.1 应用化学反应通式形式表示下列合成氨应用化学反应通式形式表示下列合成氨的化学反应计量方程式：的化学反应计量方程式：N2+3H2=2NH3用化学反应通式表示为：用化学反应通式表示为：0=-N2-3H2+2NH36.反应进度反应进度反应进度反应进度 的定义：的定义：nB 为物质为物质B的物质的量，的物质的量，d nB表示微小的表示微小的变化量。变化量。或定义或定义:反应进度的反应进度的单位是摩尔（单位是摩尔（mol）思考：反应进度与化学方程式的书写是否有关思考：反应进度与化学方程
10、式的书写是否有关有关有关。如对于反应：。如对于反应：0=N2 3H2+2NH3，当有当有1mol NH3生成时，反应进度为生成时，反应进度为0.5mol。若。若将将反应写成反应写成则反应进度为则反应进度为1 mol1.1.2 反应热的测量反应热的测量 反应热指化学反应过反应热指化学反应过程中系统放出或吸收程中系统放出或吸收的热量。热化学规定：的热量。热化学规定：系统放热为负，系统系统放热为负，系统吸热为正。吸热为正。摩尔反应热指当反应摩尔反应热指当反应进度为进度为1 mol时系统时系统放出或吸收的热量。放出或吸收的热量。定义定义摩尔反应热：摩尔反应热：设有设有n mol物质完全反应，所放出的热
11、量物质完全反应，所放出的热量使弹式量热计与恒温水浴的温度从使弹式量热计与恒温水浴的温度从T1上升上升到到T2，弹式量热计与恒温水浴的弹式量热计与恒温水浴的热容为热容为Cs(JK-1)，比热容为比热容为cs(JK-1kg-1)，则：则：反应热的测量方法反应热的测量方法（等容）反应热可在（等容）反应热可在弹式弹式量热计量热计中精确地测量。中精确地测量。测量反应热是热化学的测量反应热是热化学的重要研究内容。重要研究内容。图图1.3 弹式量热计弹式量热计 思考：反应热有思考：反应热有定容反应热定容反应热和和定压反应热定压反应热之之分。前者的反应条件是恒容，后者的反应条分。前者的反应条件是恒容，后者的反
12、应条件是恒压。用弹式量热计测量的反应热是定件是恒压。用弹式量热计测量的反应热是定容反应热还是定压反应热？容反应热还是定压反应热？定容反应热定容反应热例例1.1 联氨燃烧反应：联氨燃烧反应：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)已知：已知：解：燃烧解：燃烧0.5g联氨放热为联氨放热为1.2 反应热的理论计算反应热的理论计算并不是所有的反应热都可以实验测定。例如并不是所有的反应热都可以实验测定。例如反应：反应：2C(s)+O2(g)=2CO(g)思考：思考：为什么上述反应的反应热无法实验为什么上述反应的反应热无法实验测定？测定？实验过程中无法控制生成产物完全是实验过程中无法控制生成
13、产物完全是CO。因此，只能用理论方法来计算反应热。因此，只能用理论方法来计算反应热。1.2.1 热力学第一定律热力学第一定律 封闭系统，不做非体积功时，若系统从环境吸收热封闭系统，不做非体积功时，若系统从环境吸收热q，从从环境得功环境得功w，则系统内能的增加则系统内能的增加U(U2 U1)为：为：U=q+w热力学能热力学能也叫内能也叫内能除热以外其他除热以外其他形式的能量形式的能量q,w都不是状态函数都不是状态函数1.热力学能热力学能 系统内部运动能量的总和。内部运动包括分子系统内部运动能量的总和。内部运动包括分子的平动、转动、振动以及电子运动和核运动。的平动、转动、振动以及电子运动和核运动。
14、由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因此目前尚无法测定内能的绝对数值。此目前尚无法测定内能的绝对数值。思考：同样的物质，在相同的温度和压力思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在下，前者放在10000m高空，以高空，以400m/s飞行飞行的飞机上，后者静止在地面上。两者的内的飞机上，后者静止在地面上。两者的内能相同吗？能相同吗？相同。相同。2.热热 在物理或化学变化的过程中，系统与环在物理或化学变化的过程中，系统与环境存在温度差而交换的能量称为境存在温度差而交换的能量称为热热。热的符号规定：热的符号规定：系统吸热为正，系统放热为负。系统吸热为正，系
15、统放热为负。3.功功在在物理或化学变化的过程中，系统与环境除物理或化学变化的过程中，系统与环境除热以外的方式交换的能量都称为热以外的方式交换的能量都称为功功。功的符号规定（注意功符号的规定尚不统一）功的符号规定（注意功符号的规定尚不统一）系统得功为正，系统作功为负。系统得功为正，系统作功为负。由于系统体积发生变化而与环境所交换的功称由于系统体积发生变化而与环境所交换的功称为体积功为体积功w体体。其它的功统称为非体积功。其它的功统称为非体积功w。w=w体体+w 思考：思考：1mol理想气体，密闭在理想气体，密闭在1)气球中，气球中，2)钢瓶中；将理想气体的温度提高钢瓶中；将理想气体的温度提高20
16、C时，是时，是否做了体积功？否做了体积功？1)做体积功，做体积功，2)未做体积功。未做体积功。一封闭系统，热力学能一封闭系统，热力学能U1，从环境吸收热从环境吸收热q，得功得功w，变到状态变到状态2,热力学能热力学能U2，则有：则有：U1q 0w 0U=q+wU2热热无序能无序能 功功有序能有序能4.体积功体积功w体体的计算的计算等外压过程中，体积功等外压过程中，体积功w体体=p 外外(V2 V1)=p外外V p外外=F/A，l=V/A，因此，体积功因此，体积功w体体=F l =(p外外 A)(V/A)=p外外 V lp外外=F/A图图1.4 体积功示意图体积功示意图p5.理想气体的体积功理想
17、气体的体积功理想气体的定义：理想气体的定义：气体分子不占有体积，气体分子之间的作气体分子不占有体积，气体分子之间的作用力为用力为0的气态系统被称为理想气体。的气态系统被称为理想气体。理想气体的状态方程：理想气体的状态方程：例例1.2 1 mol理想气体从始态理想气体从始态100kPa,22.4dm3经等温恒外压经等温恒外压p2=50kPa膨胀到平衡，求系统所膨胀到平衡，求系统所做的功。做的功。解：解：终态平衡时的体积为：终态平衡时的体积为：理想气体的分压定律理想气体的分压定律由由n种理想气体组成的混合气体其中每种气种理想气体组成的混合气体其中每种气体的分压定义为：体的分压定义为：组分气体组分气
18、体B在相同温度下占有与混合气在相同温度下占有与混合气体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体体相同体积时所产生的压力，叫做组分气体B的分压。的分压。混合气体的总压等于混合气体中各组混合气体的总压等于混合气体中各组分气体分压之和。分气体分压之和。例例题题：某某容容器器中中含含有有NH3、O2、N2等等气气体体的的 混混 合合 物物。取取 样样 分分 析析 后后，其其 中中n(NH3)=0.320mol，n(O2)=0.180mol，n(N2)=0.700mol。混混 合合 气气 体体 的的 总总 压压p=133.0kPa。试计算各组分气体的分压。试计算各组分气体的分压。解：解：n=n(NH3)+n
19、(O2)+n(N2)=1.200mol=0.320mol+0.180mol+0.700molp(N2)=p-p(NH3)-p(O2)=(133.0-35.5-20.0)kPa=77.5kPa计算过程中有效数字的保留计算过程中有效数字的保留1、加、减：、加、减：最后结果所保留小数点的位数与参与运算的最后结果所保留小数点的位数与参与运算的各数中小数点后位数最少者相同各数中小数点后位数最少者相同例：例：0.2468+1.3579+12.23=13.832、乘、除：、乘、除：最后结果的有效数字应以参与运算的各数中最后结果的有效数字应以参与运算的各数中有效数字位数最少者为准，而与小数点后的有效数字位数最
20、少者为准，而与小数点后的位数无关位数无关例：例：2.460.13/10.0=0.03198=0.0323、对数：、对数：所得数的小数部分的有效位数与相应的所得数的小数部分的有效位数与相应的真数的有效数字位数相同真数的有效数字位数相同例例：10.0102=3.0004、乘方、开方：、乘方、开方：保留原来的有效数字保留原来的有效数字例例：（2.0）2=4.0；（；（2.00）2=4.001.2.2 化学反应的反应热与化学反应的反应热与焓焓通常把反应物和生成物具有相同温度时，系统通常把反应物和生成物具有相同温度时，系统吸收或放出的热量叫做吸收或放出的热量叫做反应热反应热。根据反应条件的不同，反应热又
21、可分为：根据反应条件的不同，反应热又可分为：定容反应热定容反应热定定压反应热压反应热 恒压过程，不做非体积功时恒压过程，不做非体积功时1.焓焓 qP=U+p(V2 V1)=(U2-U1)+p(V2 V1)=(U2+p 2V2)(U1+p 1V1)令令 H=U+p V则则qp=H2 H1=HH 称为焓，是一个重要的热力学函数。称为焓，是一个重要的热力学函数。2.定容反应热与定压反应热的关系定容反应热与定压反应热的关系 已知已知:定容反应热：定容反应热：qV=UV；定压反应热：定压反应热：qp=Up+p(V2 V1)等温过程等温过程，Up UV，则：则：H U=qp qV=p(V2 V1)qp q
22、V=n2(g)RT n1(g)RT=n(g)RT对于理想气体反应，有：对于理想气体反应，有：对于有凝聚相参与的理想气体反应，由于凝聚对于有凝聚相参与的理想气体反应，由于凝聚相相对气相来说，体积可以忽略，因此在上式相相对气相来说，体积可以忽略，因此在上式中，只需考虑气体的物质的量。中，只需考虑气体的物质的量。思考：若反应思考：若反应 C(石墨石墨)+O2(g)CO2(g)的的qp,m为为393.5kJmol 1，则该，则该反应的反应的qV,m 为多少？为多少？该该反应的反应的(g)=0，qV=qp 所以所以:对于没有气态物质参与的反应或对于没有气态物质参与的反应或(g)=0的反的反应，应，qV
23、qp对于有气态物质参与的反应，且对于有气态物质参与的反应，且(g)0的的反反应，应，qV qp3.盖斯定律盖斯定律 化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始态或终态有关而与变化的途径无关。态或终态有关而与变化的途径无关。始态始态C(石墨石墨)+O2(g)终态终态CO2(g)中间态中间态CO(g)+O2(g)盖斯定律示例盖斯定律示例 例例1.3 已知反应已知反应和和的的反应焓，反应焓，计算计算的的反应焓，反应焓，解：解：1.2.3 反应标准摩尔焓变的计算反应标准摩尔焓变的计算1.热力学标准态热力学标准态：气体物质的标准态：标准压力气体物质的标准态：标准压力p
24、下表现出下表现出理想气体性质的纯气体状态理想气体性质的纯气体状态溶液中溶质溶液中溶质B的标准态是的标准态是:标准压力标准压力p 下，下，质量摩尔浓度为质量摩尔浓度为b(1.0mol.kg-1),并表现出无限并表现出无限稀溶液中溶质的状态稀溶液中溶质的状态;本书采用近似本书采用近似c=1.0 mol.dm-3)液体或固体的标准态是液体或固体的标准态是:标准压力标准压力p 下的下的纯液体或纯固体。纯液体或纯固体。2.标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓298.15K时的数据可以从手册上查到。时的数据可以从手册上查到。指定单质通常指标准压力和该温度下最稳定指定单质通常指标准压力和该温度下最稳定的单质。如的单
25、质。如C：石墨石墨(s)；Hg：Hg(l)等。但等。但P为白磷为白磷(s)，即，即P（s，白）。白）。标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质物质B时反应的焓变称为标准摩尔生成焓，记时反应的焓变称为标准摩尔生成焓，记作作 。显然，显然，标准态指定单质的标准生成焓为标准态指定单质的标准生成焓为0。生。生成焓的负值越大，表明该物质键能越大，对热成焓的负值越大，表明该物质键能越大，对热越稳定。越稳定。思考：思考：以下哪些反应的恒压反应热不是生成以下哪些反应的恒压反应热不是生成焓焓(反应物和生成物都是标准态反应物和生成物都是标准态)?3.标准摩尔焓变及测定标
26、准摩尔焓变及测定测定原理：测定原理：由于由于qp=H所以可以通过在标准状态下测定恒温恒压条件所以可以通过在标准状态下测定恒温恒压条件下的反应热得到反应标准摩尔焓变下的反应热得到反应标准摩尔焓变.标准状态下标准状态下,反应进度反应进度=1mol的焓变称为反应的焓变称为反应的标准摩尔焓变的标准摩尔焓变:记作记作4.反应的标准摩尔焓变的计算反应的标准摩尔焓变的计算反应物反应物标准状态标准状态生成物生成物标准状态标准状态 r Hm稳定单质稳定单质 f Hm(r)f Hm(p)由盖斯定律，得：由盖斯定律，得：标准摩尔反应焓变计算示例标准摩尔反应焓变计算示例解：从手册查得解：从手册查得298.15K时时F
27、e2O3和和Al2O3的标准的标准摩尔生成焓分别为摩尔生成焓分别为824.2和和1675.7kJmol-1。例例1.4 试计算铝热剂点火反应的试计算铝热剂点火反应的反应计量式为：反应计量式为：注意事项注意事项应用物质的标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应用物质的标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓时需要注意应焓时需要注意 物质的聚集状态，查表时仔细物质的聚集状态，查表时仔细 公式中化学计量数与反应方程式相符公式中化学计量数与反应方程式相符 数值与化学计量数的选配有关；数值与化学计量数的选配有关；温度的影响温度的影响例例1.4 设反应物和生成物均处于标准状态，计设反应物和生成物均处于标准状态，计算算1mo
28、l乙炔完全燃烧放出的能量。乙炔完全燃烧放出的能量。解：从手册查得解：从手册查得298.15K时，各物质的标准时，各物质的标准摩尔生成焓如下摩尔生成焓如下。226.73 0 -393.509 -285.835.热化学方程式的书写热化学方程式的书写必须注明化学反应计量式中各物质的聚必须注明化学反应计量式中各物质的聚集状态集状态正确写出化学反应计量式，必须配平正确写出化学反应计量式，必须配平注明反应温度注明反应温度 1.3常见能源及其有效与清洁利用常见能源及其有效与清洁利用 能源是自然界中为人类提供能量的物质资源。能源是自然界中为人类提供能量的物质资源。能源是当今社会的三大支柱（材料、能源、能源是当
29、今社会的三大支柱（材料、能源、信息）之一。信息）之一。能源是我们赖以生存的重要物质基础。能源是我们赖以生存的重要物质基础。1.3.1 世界能源的结构与能源危机世界能源的结构与能源危机1.能源的分类能源的分类表表1.1 能源的分类能源的分类利用利用状况状况使用使用 性质性质形成条件形成条件一次能源一次能源二次二次能源能源常规常规能源能源燃料能源燃料能源煤炭、石油、天煤炭、石油、天然气、生物质能然气、生物质能煤气、焦碳、成煤气、焦碳、成品燃油、液化气、品燃油、液化气、酒精酒精非非燃料能源燃料能源 水能水能电力、蒸汽、热电力、蒸汽、热水水新新能源能源燃料能源燃料能源核能核能人工沼气、氢能人工沼气、氢
30、能非燃料能源非燃料能源太阳能、地热、太阳能、地热、风能、海洋能风能、海洋能激光激光2.世界能源的结构和消耗世界能源的结构和消耗195019601970198019902010102030405060能能源源结结构构比比例例(%)年代年代煤炭石油天然气水电及其它图1.7 世界消耗的一次能源结构3.能量消耗前六名的国家能量消耗前六名的国家美国美国中国中国俄罗斯俄罗斯日本日本德国德国印度印度51015202530能能源源结结构构比比例例(占占世世界界%)国家国家25.4煤炭石油天然气核能水电10.47.26.04.12.9图图1.8 世界六国消耗的一次能源比例及总比例（占世界）世界六国消耗的一次能源
31、比例及总比例（占世界）1.煤炭的成分与热值煤炭的成分与热值煤炭的主要成分：煤炭的主要成分：碳、氢、氧；少量氮、硫、磷等。碳、氢、氧；少量氮、硫、磷等。煤炭的热值：煤炭的热值：单位质量或体积的燃料完全燃烧放出的热量。单位质量或体积的燃料完全燃烧放出的热量。标准煤的热值为标准煤的热值为29.3MJkg-1。1.3.2 煤炭与煤洁净技术煤炭与煤洁净技术无烟煤：低硫，较好；无烟煤：低硫，较好；烟煤烟煤：高硫，燃烧环境污染；：高硫，燃烧环境污染；褐煤：储量大，但热值低。褐煤：储量大，但热值低。煤炭的分类：煤炭的分类：2.洁净煤技术洁净煤技术洁净煤技术于洁净煤技术于1986年由美国率先提出，现已成为年由美
32、国率先提出，现已成为解决环境和能源问题的主导技术之一。解决环境和能源问题的主导技术之一。煤煤甲醇甲醇合成汽油合成汽油液体燃料液体燃料1.3.3 石油和天然气石油和天然气 石油是多种烃类的混合物，其中含有链烷烃、环石油是多种烃类的混合物，其中含有链烷烃、环烷烃、芳香烃和少量含氧、含硫的有机物。烷烃、芳香烃和少量含氧、含硫的有机物。世界原油储量最大的地区是中东。我国的原世界原油储量最大的地区是中东。我国的原油产地在东北、西北和山东（黑龙江省的大油产地在东北、西北和山东（黑龙江省的大庆油田、新疆的克拉玛依油田和山东省的胜庆油田、新疆的克拉玛依油田和山东省的胜利油田是中国三大油田）。利油田是中国三大油
33、田）。1.石油燃料产品石油燃料产品石油经过分馏和裂解等加工过程后可得到石油气、石油经过分馏和裂解等加工过程后可得到石油气、汽油、煤油、柴油、润滑油和沥青等产品。汽油、煤油、柴油、润滑油和沥青等产品。95%的汽油用于驱动汽车。衡量汽油质量的一的汽油用于驱动汽车。衡量汽油质量的一个重要指标是辛烷值。直馏汽油的辛烷值约为个重要指标是辛烷值。直馏汽油的辛烷值约为5572之间，在汽油中加入少量四乙基铅可以之间，在汽油中加入少量四乙基铅可以将辛烷值提高到将辛烷值提高到7988，为了防止铅在汽缸中，为了防止铅在汽缸中沉积，加入少量二溴乙烷，使生成挥发性的溴沉积，加入少量二溴乙烷，使生成挥发性的溴化铅，与尾气
34、一同排入大气。化铅，与尾气一同排入大气。3.沼气和生物质能沼气和生物质能植物残体在隔绝空气的情况下发生自然分解时植物残体在隔绝空气的情况下发生自然分解时产生的气体称为沼气。产生的气体称为沼气。沼气约含沼气约含60%的甲烷，其余为二氧化碳和少量的甲烷，其余为二氧化碳和少量的的CO、H2、H2S等。等。生物质能的现代利用是将植物枝杆等在汽化炉生物质能的现代利用是将植物枝杆等在汽化炉中加压汽化制成可燃气体。中加压汽化制成可燃气体。4.可燃冰可燃冰未来的新能源未来的新能源天然气被包进水分子中，在深海的低温高压下天然气被包进水分子中，在深海的低温高压下形成的透明结晶，外形似冰，用火柴一点就着，形成的透明
35、结晶，外形似冰，用火柴一点就着，故称故称“可燃冰可燃冰”。CH4xH2O(s)。形成条件：低温高压如形成条件：低温高压如0，76 MPa。储量：数据相差较大。总量相当于储量：数据相差较大。总量相当于161万亿吨煤，可用万亿吨煤，可用100万年；是地球上煤、石油和天然气能量总和的万年；是地球上煤、石油和天然气能量总和的23倍。倍。分布：深水大陆架和陆地永久冻土带。我国东海、南分布：深水大陆架和陆地永久冻土带。我国东海、南海有大量可燃冰，约相当于全国石油储量的一半。海有大量可燃冰，约相当于全国石油储量的一半。开采难，储量丰富。开采难，储量丰富。1.3.4 煤气和液化气煤气和液化气煤气煤气煤的合成气
36、及炼焦气都是城市煤气。煤的合成气及炼焦气都是城市煤气。煤气的组成煤气的组成H2：50%；CO：15%；CH4：15%，热值约热值约16MJ M-3来源于石油，主要成分为丙烷、丁烷等，炼油厂来源于石油，主要成分为丙烷、丁烷等，炼油厂的副产品的副产品。液化气液化气思考：思考：与煤气相比，液化气有哪些优点？与煤气相比，液化气有哪些优点？无毒、低污染、热值高于煤气。无毒、低污染、热值高于煤气。液化气作动力液化气作动力 绿色汽车绿色汽车 燃料电池（各国燃料电池（各国竞争发展）。竞争发展）。1.4 清洁能源与可持续发展清洁能源与可持续发展目前使用的能源中，哪些是有限的，哪些是无目前使用的能源中，哪些是有限
37、的，哪些是无限的限的(不考虑太阳的寿命不考虑太阳的寿命)？矿物能源（煤炭和石油）是有限的，来自宇宙矿物能源（煤炭和石油）是有限的，来自宇宙的能源（如太阳能）和核能是无限的。的能源（如太阳能）和核能是无限的。1992年，联合国环境于发展大会上提出了社会、年，联合国环境于发展大会上提出了社会、经济、人口、资源和环境协调发展的口号。能经济、人口、资源和环境协调发展的口号。能源作为最紧缺的资源对人类社会的可持续发展源作为最紧缺的资源对人类社会的可持续发展起着关键的作用。起着关键的作用。1.4.1 能源开发与可持续发展能源开发与可持续发展我国能源结构不合理，优质能源比重太小。我国能源结构不合理，优质能源
38、比重太小。必须合理开发及进一步开发新能源，才能实必须合理开发及进一步开发新能源，才能实现可持续发展。现可持续发展。可持续发展三原则：公平性、共同性和持续性。可持续发展三原则：公平性、共同性和持续性。最有希望的清洁能源是氢能、太阳能以及核最有希望的清洁能源是氢能、太阳能以及核能和生物质能等。能和生物质能等。1.4.2 氢氢能能氢能是一种理想的二次清洁能源。氢能是一种理想的二次清洁能源。氢能的优点氢能的优点 热值高，其数值为热值高，其数值为142.9MJ kg-1。燃烧反应速率快，功率高燃烧反应速率快，功率高 原料是水，取之不尽原料是水，取之不尽 产物是水，不污染环境产物是水，不污染环境1.4.3 太阳能太阳能太阳能是一种取之不尽、用之不竭的天然核聚太阳能是一种取之不尽、用之不竭的天然核聚变能。太阳能的利用不会引起环境污染，不会变能。太阳能的利用不会引起环境污染，不会破坏自然生态。因此是人类最可靠、最有前景破坏自然生态。因此是人类最可靠、最有前景的能源形式的能源形式。太阳能的利用方法是将太阳能转换为更方便太阳能的利用方法是将太阳能转换为更方便使用的能量形式，主要有以下三种：使用的能量形式，主要有以下三种：转换为热能转换为热能 转换为电能转换为电能 转换为化学能转换为化学能图1.10 太阳能电池