大學(xué)化學(xué) 02 熱化學(xué)與能源

1、1第第1章章 熱化學(xué)與能源熱化學(xué)與能源內(nèi)容提要內(nèi)容提要 化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法 熱力學(xué)第一定律與化學(xué)反應(yīng)熱熱力學(xué)第一定律與化學(xué)反應(yīng)熱 化學(xué)反應(yīng)熱的理論計(jì)算化學(xué)反應(yīng)熱的理論計(jì)算 能源，燃料，可持續(xù)發(fā)展能源，燃料，可持續(xù)發(fā)展21. 系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)：作為研究對(duì)象的系統(tǒng)：作為研究對(duì)象的物質(zhì)或空間物質(zhì)或空間 環(huán)境：系統(tǒng)外，與其環(huán)境：系統(tǒng)外，與其密切相關(guān)密切相關(guān)的其他部分的其他部分開(kāi)放系統(tǒng)開(kāi)放系統(tǒng)有物質(zhì)和能量交換有物質(zhì)和能量交換封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)只有能量交換只有能量交換隔離系統(tǒng)隔離系統(tǒng)無(wú)物質(zhì)和能量交換無(wú)物質(zhì)和能量交換系統(tǒng)分類：系統(tǒng)分類： 1.1 熱化學(xué)熱化學(xué)1.1

2、.1 幾個(gè)基本概念幾個(gè)基本概念32. 相相相：系統(tǒng)中具有相同的物理和化學(xué)性質(zhì)的相：系統(tǒng)中具有相同的物理和化學(xué)性質(zhì)的 均勻均勻部分部分相的劃分：相的劃分： 氣體、液體、固體氣體、液體、固體根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為：根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為：?jiǎn)蜗啵ň鶆颍┫到y(tǒng)單相（均勻）系統(tǒng)多相（不均勻）系統(tǒng)多相（不均勻）系統(tǒng) 43. 狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：描述系統(tǒng)的各種宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)狀態(tài)：描述系統(tǒng)的各種宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn) 狀態(tài)函數(shù)：用來(lái)描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量狀態(tài)函數(shù)：用來(lái)描述系統(tǒng)狀態(tài)的物理量特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1.狀態(tài)一定，其值一定狀態(tài)一定，其值一定 2.殊途同歸，值變相等殊途同歸，值變相等 3.周而復(fù)始

3、，值變?yōu)榱阒芏鴱?fù)始，值變?yōu)榱惴诸悾悍诸悾?1. 廣度性質(zhì)（具有加和性）廣度性質(zhì)（具有加和性） 2. 強(qiáng)度性質(zhì)強(qiáng)度性質(zhì)54. 過(guò)程和可逆過(guò)程過(guò)程和可逆過(guò)程過(guò)程：系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化過(guò)程：系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化途徑：實(shí)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的具體步驟途徑：實(shí)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的具體步驟 恒溫過(guò)程恒溫過(guò)程: T1 = T2 = Tex 恒壓過(guò)程恒壓過(guò)程: p1 = p2 = pex 恒容過(guò)程恒容過(guò)程: V1 = V2可逆過(guò)程可逆過(guò)程: 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某過(guò)程由狀態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某過(guò)程由狀態(tài)I變到狀態(tài)變到狀態(tài)II之后，當(dāng)系統(tǒng)沿該過(guò)程的逆過(guò)程回到原來(lái)的之后，當(dāng)系統(tǒng)沿該過(guò)程的逆過(guò)程回到原來(lái)的狀態(tài)時(shí)，若原來(lái)過(guò)程狀態(tài)時(shí)，若原來(lái)過(guò)程對(duì)環(huán)境產(chǎn)生

4、的一切影響對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的一切影響同時(shí)被消除同時(shí)被消除（即環(huán)境也同時(shí)復(fù)原），這樣的（即環(huán)境也同時(shí)復(fù)原），這樣的過(guò)程稱為可逆過(guò)程過(guò)程稱為可逆過(guò)程65. 化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度化學(xué)計(jì)量數(shù)與反應(yīng)進(jìn)度 B為物質(zhì)為物質(zhì)B B的化學(xué)計(jì)量數(shù)的化學(xué)計(jì)量數(shù)BBB0dDgGBAba設(shè)化學(xué)反應(yīng)為：設(shè)化學(xué)反應(yīng)為：dgDGBAba 是不同的 0B 和 B0 注意：BBBB！7dgDGBAbaBBB0dDgGBAbaBBBBB)0()(nnn反應(yīng)進(jìn)度反應(yīng)進(jìn)度的單位是的單位是molmol對(duì)于化學(xué)計(jì)量方程式對(duì)于化學(xué)計(jì)量方程式: :與計(jì)量方程的書寫有關(guān)與計(jì)量方程的書寫有關(guān)可以反映反應(yīng)進(jìn)行的程度！可以反映反應(yīng)進(jìn)行的程度！8 gNH2g

5、H3gN322時(shí)時(shí)時(shí)210tttmol/mol/mol/BBBnnn 3.0 10.0 0 0 2.0 7.0 2.0 1.0 1.5 5.5 3.0 1.5mol5.1mol0.12mol)00.2(NHNHmol0.13mol)0.100.7(HHmol0.11mol)0.30.2(NN2331122112211nnnExample Example 1.11.1 gNHgH23gN21322mol0 . 22/1mol)0 . 30 . 2(22NN1n,1時(shí)tt 注：反應(yīng)進(jìn)度必須對(duì)應(yīng)具體的反應(yīng)方程式注：反應(yīng)進(jìn)度必須對(duì)應(yīng)具體的反應(yīng)方程式91.1.2 熱效應(yīng)及其測(cè)量熱效應(yīng)及其測(cè)量1. 熱效應(yīng)

6、熱效應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)時(shí)所化學(xué)反應(yīng)時(shí)所放出或吸收的熱放出或吸收的熱叫做反應(yīng)的叫做反應(yīng)的熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。熱效應(yīng)，簡(jiǎn)稱反應(yīng)熱。 研究化學(xué)反應(yīng)中研究化學(xué)反應(yīng)中熱量與其它能量變化的定熱量與其它能量變化的定量關(guān)系量關(guān)系的學(xué)科叫做熱化學(xué)。的學(xué)科叫做熱化學(xué)。10 2. 熱效應(yīng)的測(cè)量熱效應(yīng)的測(cè)量 H2SO42NaOHNa2SO4H2Oq 1.1.2 熱效應(yīng)及其測(cè)量熱效應(yīng)及其測(cè)量c：溶液的比熱容：溶液的比熱容qcm（T2T1） CT C：溶液的熱容：溶液的熱容m：溶液的質(zhì)量：溶液的質(zhì)量Ccm簡(jiǎn)單情況：簡(jiǎn)單情況： 11復(fù)雜情況：復(fù)雜情況： 普通型彈式熱量計(jì)普通型彈式熱量計(jì) 彈式熱量計(jì)彈式熱量計(jì)12微電腦式彈式熱量計(jì)

7、微電腦式彈式熱量計(jì) 13測(cè)量恒容反應(yīng)熱的裝置彈式熱量計(jì)測(cè)量恒容反應(yīng)熱的裝置彈式熱量計(jì) 14相關(guān)計(jì)算公式：相關(guān)計(jì)算公式： q-q(H2O)+qb -C(H2O)T+CbT -CT15 將將0.500gN2H4(l)在盛有在盛有1210gH2O的氧彈量熱計(jì)的鋼彈的氧彈量熱計(jì)的鋼彈內(nèi)（通入氧氣）完全燃燒盡，吸熱介質(zhì)的溫度由內(nèi)（通入氧氣）完全燃燒盡，吸熱介質(zhì)的溫度由293.18K上上升到升到294.82K,已知鋼彈組件的總熱容已知鋼彈組件的總熱容Cb為為848J.K-1,水的比熱水的比熱容為容為4.18J.K-1.g-1，計(jì)算，計(jì)算1mol聯(lián)氨在此條件下完全燃燒時(shí)的聯(lián)氨在此條件下完全燃燒時(shí)的熱效應(yīng)。熱

8、效應(yīng)。Example Example 1.21.2解：解： N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) qV-C(H2O)+CbT = -(4.181210+848)(294.82-293.18)J = -9690J= -9.69kJ16 N2H4的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為32.0g.mol-1,0.5g N2H4相當(dāng)相當(dāng)于于0.5/32.0=0.0156mol, 反應(yīng)進(jìn)度為：反應(yīng)進(jìn)度為： (0-0.0156)/-1=0.0156mol qv.m= qV/ = -9.69kJ/0.0156mol = -620kJ.mol-117測(cè)量恒壓反應(yīng)熱的裝置測(cè)量恒壓反應(yīng)熱的裝置熱量計(jì)熱量計(jì)1熱

9、量器熱量器 2絕緣架絕緣架 3金屬外套、上有蓋金屬外套、上有蓋 4恒溫水槽恒溫水槽 5攪拌器攪拌器 6水銀溫度計(jì)水銀溫度計(jì) 7加熱器加熱器181.2 反應(yīng)熱與焓反應(yīng)熱與焓1. 熱熱 q (heat)1.2.1 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律定義：系統(tǒng)與環(huán)境由于存在定義：系統(tǒng)與環(huán)境由于存在溫度差別溫度差別而而交換交換的能量的能量單位：?jiǎn)挝唬篔，kJ規(guī)定：系統(tǒng)吸收熱規(guī)定：系統(tǒng)吸收熱, q0; 系統(tǒng)放熱，系統(tǒng)放熱，q0; 體系做功體系做功, w0, H0 0, H0 焓增焓增(positive) (positive) 放熱放熱(exothermic)(exothermic)， q qp p 0, H0

10、 0, H0 焓減焓減(negative)(negative)c. c. 廣度性質(zhì)，具有加和性廣度性質(zhì)，具有加和性d. d. 與聚集狀態(tài)和溫度有關(guān)與聚集狀態(tài)和溫度有關(guān): : State : H(solid)H(liquid)H(gas) State : H(solid)H(liquid)H(lower)Temperature: H(higher)H(lower)e. He. H是狀態(tài)函數(shù)，是狀態(tài)函數(shù)，H(H(正向正向)= -H()= -H(逆向逆向) )f. f. 焓的設(shè)立是為了方便處理熱力學(xué)問(wèn)題，而焓的設(shè)立是為了方便處理熱力學(xué)問(wèn)題，而非體系中所非體系中所含的能量含的能量 28已知已知定容反應(yīng)

11、熱：定容反應(yīng)熱：qV = U；定壓反應(yīng)熱：定壓反應(yīng)熱：qp = Up + p(V2 V1)對(duì)于等溫過(guò)程，對(duì)于等溫過(guò)程， Up UV，則：則：qp qV = n(g)RT對(duì)于理想氣體反應(yīng)，有：對(duì)于理想氣體反應(yīng)，有：對(duì)于有凝聚相參與的理想對(duì)于有凝聚相參與的理想氣體反應(yīng)，由于凝聚相相氣體反應(yīng)，由于凝聚相相對(duì)氣相來(lái)說(shuō)，體積可以忽對(duì)氣相來(lái)說(shuō)，體積可以忽略，因此在上式中，只需略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質(zhì)的量?？紤]氣體的物質(zhì)的量。H U = qp qV = p(V2 V1)思考思考：若反應(yīng)若反應(yīng) C(石墨石墨) + O2(g) CO2(g) 的的qp,m為為393.5kJmol 1，則該反應(yīng)的，則該

12、反應(yīng)的qV,m 為多少？為多少？該反應(yīng)的該反應(yīng)的n(g) = 0， qV = qp 所以所以對(duì)于沒(méi)有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)或?qū)τ跊](méi)有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)或n(g) 0的反應(yīng)，的反應(yīng)，qV qp對(duì)于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且對(duì)于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且n(g) 0的反應(yīng)，的反應(yīng)，qV qp3. qp與與qv的關(guān)系的關(guān)系29液，固體液，固體 T，p，純物質(zhì)，純物質(zhì)一個(gè)非常重要的問(wèn)題！一個(gè)非常重要的問(wèn)題！ 熱力學(xué)中指的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，與討論氣體時(shí)經(jīng)常熱力學(xué)中指的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，與討論氣體時(shí)經(jīng)常用到的標(biāo)準(zhǔn)狀況是不一樣的。用到的標(biāo)準(zhǔn)狀況是不一樣的。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與溫度無(wú)關(guān)！標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與溫度無(wú)關(guān)！4. 熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)o

13、氣體氣體 T，p = p =100kPao溶液，溶質(zhì)溶液，溶質(zhì) B，bB = b = 1mol kg- -1ocB c = 1mol L-1-1o30或)(OmrOmriHHOm,2rOm,1rOmr HHH 在恒容或恒壓條件下，在恒容或恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)不管是一步化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱總是相同的完成還是分幾步完成，其反應(yīng)熱總是相同的. .OmrH,2OmrH始態(tài)始態(tài)終態(tài)終態(tài)中間態(tài)中間態(tài),1OmrH5. 蓋斯定律蓋斯定律 在在恒容或恒壓恒容或恒壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反條件下，化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱只與反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化的途徑無(wú)關(guān)。應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，與變化

14、的途徑無(wú)關(guān)。31(3) 蓋斯定律蓋斯定律蓋斯（蓋斯（Gormain Henri Hess，18021850）俄國(guó)化學(xué)家，俄國(guó)化學(xué)家，1802年年8月月7日日1850年年12月月12日日蓋斯 定律的 意義： 根據(jù)蓋斯定律，可以將根據(jù)蓋斯定律，可以將化學(xué)方程式象代數(shù)方程式化學(xué)方程式象代數(shù)方程式一樣進(jìn)行加減運(yùn)算，相應(yīng)一樣進(jìn)行加減運(yùn)算，相應(yīng)的熱效應(yīng)也作加減。的熱效應(yīng)也作加減。 奠定了熱化學(xué)計(jì)算的基奠定了熱化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)。礎(chǔ)。32已知已知298.15K下下,反應(yīng)反應(yīng))(gCO (g)OC(s). 1221mrmolkJ51.393) 1 ( H(g)CO (g)OCO(g). 222211mrmolkJ

15、98.282)2( H計(jì)算計(jì)算298.15K下下,反應(yīng)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變變.Example Example 1.31.3利用利用Hess定律可知：定律可知：)3()2() 1 (mrmrmrHHH解：解：)CO(g (g)O21C(s)2)3(mrH途徑途徑2)(gOC(s)2)2(mrH) 1 (mrH gCO2途徑途徑1)g(CO)g(O221即即 rHm(3)= rHm(1) rHm(2) =(-393.5)(-283.0)kJ.mol-1 =-110.5 kJ.mol-1 331.2.3 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算),B(omfTH相態(tài)定義：定義：在標(biāo)

16、準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，由在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，由指定單質(zhì)指定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)時(shí)，反應(yīng)的焓變叫做純物質(zhì)時(shí)，反應(yīng)的焓變叫做該物質(zhì)該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓1. 物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓規(guī)定：規(guī)定：a. 指定單質(zhì)指定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零 符號(hào)：符號(hào)：-1molkJ單位：?jiǎn)挝唬阂饬x：生成焓的負(fù)值越大，表明該物質(zhì)鍵能越大，意義：生成焓的負(fù)值越大，表明該物質(zhì)鍵能越大， 對(duì)熱越穩(wěn)定對(duì)熱越穩(wěn)定b. 水合氫離子水合氫離子的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓為零指定單質(zhì)通常指標(biāo)準(zhǔn)壓力和指定單質(zhì)通常指標(biāo)準(zhǔn)壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質(zhì)。如該溫度下最穩(wěn)定的單質(zhì)

17、。如C C：石墨：石墨( (s s) )；HgHg：Hg(Hg(l l) ) 等。等。但但P P為白磷為白磷( (s s) )，即，即P P（s s，白）。白）。34 關(guān)于物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的幾點(diǎn)說(shuō)明：關(guān)于物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓的幾點(diǎn)說(shuō)明：a. a. 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓不是該化合物的絕對(duì)值不是該化合物的絕對(duì)值， 而而是相對(duì)于生成它的參考態(tài)單質(zhì)焓的相對(duì)值是相對(duì)于生成它的參考態(tài)單質(zhì)焓的相對(duì)值b. b. 任一單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓任一單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓(298.15K)(298.15K)不一定為零不一定為零 c. c. 同一物質(zhì)的不同聚集態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓同一物質(zhì)的不同聚集態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成

18、焓肯定不同肯定不同思考：思考：以下哪些反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱不是生成焓以下哪些反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱不是生成焓( (反應(yīng)反應(yīng)物和生成物都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)物和生成物都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài))?)?CO(g)(O21)C(2g金剛石(g) CO)g(O)C(22石墨 (g)CO)(O21CO(g)22g(1)(2)(3)(4) (g) CO2)g(O)2C(2 石墨35定義：定義：在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)的摩爾焓變?cè)跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)的摩爾焓變-1molkJ2. 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變BB.mfBmr)K15.298(H)K15.298(H符號(hào)：符號(hào)：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬河?jì)算：計(jì)算：mrH應(yīng)用此公式時(shí)應(yīng)注意：應(yīng)用此公式時(shí)應(yīng)注意： a.

19、公式中應(yīng)包括反應(yīng)中所涉及的各種物質(zhì)，公式中應(yīng)包括反應(yīng)中所涉及的各種物質(zhì)， 并需考慮其聚集狀態(tài)。并需考慮其聚集狀態(tài)。 b. 公式中應(yīng)包括反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)公式中應(yīng)包括反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù) g、d、a、b，不要遺漏。，不要遺漏。 d. rH 基本不隨溫度而變基本不隨溫度而變oc.rH 的數(shù)值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。的數(shù)值與反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。o附錄附錄可查可查36例：計(jì)算反應(yīng)例：計(jì)算反應(yīng) Zn(S)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(S)的的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。解：解： Zn(S)+Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(S)fHm / kJmol-1 0 64.77 -

20、153.89 0 BB.mfBmr)K15.298(H)K15.298(H (-153.89)+0-0-64.77kJ.mol-1 -218.66 kJmol-1 課堂練習(xí)：課堂練習(xí)：p43 p43 1. 2 1. 2371.3 能源的合理利用能源的合理利用能源：能源：自然界中為人類提供某種形式能量的自然界中為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源物質(zhì)資源煤、石油、天然氣，是埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)地質(zhì)煤、石油、天然氣，是埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)地質(zhì)年代而形成的化石能源。年代而形成的化石能源。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占據(jù)總能量的我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占據(jù)總能量的7

21、0%以上。以上。此外，我國(guó)也是世界上此外，我國(guó)也是世界上煤炭?jī)?chǔ)量最大煤炭?jī)?chǔ)量最大的國(guó)家。的國(guó)家。煤炭中煤炭中含硫量較高含硫量較高，煤炭中的硫在燃燒時(shí)生成二氧，煤炭中的硫在燃燒時(shí)生成二氧化硫。大氣中的二氧化硫是造成酸雨的主要原因?；?。大氣中的二氧化硫是造成酸雨的主要原因。因此，如何因此，如何高效、科學(xué)、清潔高效、科學(xué)、清潔地利用煤炭資源是我地利用煤炭資源是我國(guó)能源科學(xué)和研究中的重要課題。國(guó)能源科學(xué)和研究中的重要課題。381.煙煙煤煤( (未成煤未成煤):):高高熱熱量量. .高硫量高硫量2.褐煤褐煤( (褐色褐色):):低低熱熱量量. .低硫量低硫量3.泥泥煤煤( (軟軟煤煤):):高高熱熱量

22、量. .高硫量高硫量. .產(chǎn)產(chǎn)量大量大4.無(wú)煙無(wú)煙煤煤( (硬煤硬煤):):高高熱熱量量. .低硫量低硫量. .產(chǎn)產(chǎn)量量小小)(gCO (g)OC(s)221mrmolkJ51.393)15.298( H1.3.1 煤炭與潔凈煤技術(shù)煤炭與潔凈煤技術(shù)1. 煤炭的熱值煤炭的熱值39 潔凈煤技術(shù)于潔凈煤技術(shù)于19861986年由美國(guó)率先提出，現(xiàn)已成為解決環(huán)年由美國(guó)率先提出，現(xiàn)已成為解決環(huán)境和能源問(wèn)題的主導(dǎo)技術(shù)之一。境和能源問(wèn)題的主導(dǎo)技術(shù)之一。煤煤合成氣汽化劑（)OOH22甲醇甲醇合成汽油合成汽油液體燃料液體燃料(減少減少NOx和和CO的排放的排放)2. 潔凈煤技術(shù)潔凈煤技術(shù)40石油石油R全球原油存量

23、大全球原油存量大概概尚有尚有82.4682.46億億桶桶R1 1桶原油桶原油159159公升公升R現(xiàn)現(xiàn)今全球消耗量今全球消耗量: : 2 2億億桶桶/ /年年R82.4682.46億億/ 2/ 2億億=41=41年年O(l)H9)(gCO8 (g)O225(l)HC2221881mrmolkJ5440)15.298( H41石油的分石油的分布布R沙沙特特阿拉伯阿拉伯: 25.3%: 25.3%R伊拉克伊拉克: 9.5%: 9.5%R科威特科威特: 9.5%: 9.5%R伊朗伊朗: 9.0%: 9.0%R聯(lián)合大公國(guó)聯(lián)合大公國(guó): 8.8%: 8.8%R委內(nèi)瑞拉委內(nèi)瑞拉: 7.0%: 7.0%R墨西

24、哥墨西哥: 4.9%: 4.9%R俄羅斯俄羅斯: 4.7%: 4.7%R美國(guó)美國(guó): 2.8%: 2.8%R其他其他: 18.5%: 18.5%42天然天然氣氣O(l)H2)(gCO (g)O2(g)CH22241mrmolkJ890)15.298( HR全球天然全球天然氣氣的存量大的存量大概概尚有尚有14014010101212立方公尺立方公尺R現(xiàn)現(xiàn)今全球消耗量今全球消耗量為為: : 2 2101012 12 立方公尺立方公尺/ /年年R14014010101212 / 2/ 210101212 =70=70年年43煤氣和液化氣煤氣和液化氣煤氣：煤氣：煤的合成氣及煉焦氣。煤的合成氣及煉焦氣。

25、主要成分主要成分氫氣、一氧化碳、甲烷氫氣、一氧化碳、甲烷液化液化氣氣： 即石油即石油液化液化氣，來(lái)源于石油。氣，來(lái)源于石油。 主要成分是主要成分是丙烷和丁烷丙烷和丁烷441.4 清潔能源與可持續(xù)發(fā)展清潔能源與可持續(xù)發(fā)展能源問(wèn)題能源問(wèn)題一方面一方面：面臨著能源的日益：面臨著能源的日益短缺短缺另一方面另一方面：對(duì)能源的需要不斷：對(duì)能源的需要不斷增長(zhǎng)增長(zhǎng)，且要解決，且要解決污染污染問(wèn)題問(wèn)題解決方法解決方法開(kāi)源開(kāi)源：用再生資源和原子核能代替礦產(chǎn)能源：用再生資源和原子核能代替礦產(chǎn)能源節(jié)流節(jié)流：節(jié)約能源，特別重視節(jié)約礦物燃料：節(jié)約能源，特別重視節(jié)約礦物燃料提高利用率提高利用率控制人口增長(zhǎng)控制人口增長(zhǎng)45氫

26、能氫能O(l)H (g)O21(g)H2221mrmolkJ8 .285)15.298( H太陽(yáng)能太陽(yáng)能R光光- -熱轉(zhuǎn)換熱轉(zhuǎn)換R光光- -電轉(zhuǎn)換電轉(zhuǎn)換R光光- -化學(xué)轉(zhuǎn)換化學(xué)轉(zhuǎn)換 R1 1、普遍、普遍 R2 2、清潔無(wú)污染、清潔無(wú)污染 R3 3、可長(zhǎng)期持續(xù)利用、可長(zhǎng)期持續(xù)利用R4 4、能量巨大、能量巨大46生物質(zhì)能生物質(zhì)能（biomassbiomass energyenergy ）包括：包括： 1.牲畜糞便牲畜糞便 2.農(nóng)作物殘?jiān)r(nóng)作物殘?jiān)?3.薪柴薪柴 4.制糖作物制糖作物 5.城市垃圾城市垃圾 6.城市污水城市污水 7.水生植物水生植物 8.能源作物能源作物脂肪燃料快艇脂肪燃料快艇 生物質(zhì)能是太陽(yáng)能以生物質(zhì)能是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式化學(xué)能形式貯存在貯存在生物質(zhì)中生物質(zhì)中的能的能量形式，即量形式，即以生物質(zhì)為載體以生物質(zhì)為載體的能量。它直接或間接地來(lái)源的能量。它直接或間接地來(lái)源于綠色植物的于綠色植物的光合作用光合作用