熱化學與能源

普通化學歡迎你講課人：趙玉玲聯(lián)系地址：8幢207電話664398Email：yulingzhao@教材和參考書教材：《普通化學》(第五版)浙江大學普通化學教研組編王明華徐端鈞等修訂高等教育出版社，北京出版年：2002年7月普通化學參考書：《無機化學》（第五版），大連理工大學編，高等教育出版社2006年版《無機化學》陳吉書主編（南京大學出版社），第五閱覽室《無機化學》（上、下，第三版），武漢大學編（高等教育出版社）課外閱讀：《化學與生命科學》（英）湯普森主編，陳淮譯，（中國青年出版社），第五閱覽室《化學與生命科學》，惠永正主編，化學工業(yè)出版社1992年出版普通化學教學要求與安排1、學時：48學時(4×12)。2、上課時間：周一1-2，周四8-9上課地點：16-512實驗課地點：12幢教學樓-2樓答疑地點：8-207答疑時間：另定3、成績評定：考試占80%，作業(yè)20%。每章交一次。4、輔助工具：計算器普通化學化學的重要性我國著名的無機結(jié)構(gòu)化學家、北京大學教授徐光憲院士形象的把化學比做一個人：物理化學和結(jié)構(gòu)化學→腦袋分析化學→耳目無機化學→左手有機化學→右手

配位化學→心腹高分子化學和材料化學→右腿生物化學→左腿普通化學諾貝爾化學獎獲得者1907年，E.畢希納（德）從事酵素和酶化學、生物學研究1915年，R.威爾斯泰特（德）從事植物色素（葉綠素）的研究1928年，A.溫道斯（德）研究出一族甾醇及其與維生素的關(guān)系1930年，H.非舍爾（德）從事血紅素和葉綠素的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)方面的研究1938年，R.庫恩（德）從事類胡蘿卜素以及維生素類的研究1946年，J.B.薩姆納（美）首次分離提純了酶1957年，A.R.托德（英）從事核酸酶以及核酸輔酶的研究1958年，F(xiàn).桑格（英）從事胰島素結(jié)構(gòu)的研究1961年，M.卡爾文（美）提示了植物光合作用機理1962年，M.F.佩魯茨和J.C.肯德魯測定了蛋白質(zhì)的精細結(jié)構(gòu)1970年，L.F.萊洛伊爾（阿）發(fā)現(xiàn)糖核苷酸及其在糖合成過程中的作用1971年，G.赫茲伯格（加）從事自由基的電子結(jié)構(gòu)和幾何學結(jié)構(gòu)的研究1972年，C.B.安芬森（美）確定了核糖核苷酸酶的活性區(qū)位研究1980年，P.伯格（美）從事核酸的生物化學研究普通化學諾貝爾化學獎獲得者1981年，福井謙一（日）和R.霍夫曼（英）確定了核酸的堿基排列順序1982年，A.克盧格（英）從事核酸蛋白質(zhì)復(fù)合體的立體結(jié)構(gòu)的研究1997年，P.B.博耶（美）、J.E.沃克爾（英）和J.C.斯科（丹）發(fā)現(xiàn)人體細胞內(nèi)負責儲藏轉(zhuǎn)移能量的離子傳輸酶2003年，阿格里（美）和麥克農(nóng)（美）研究細胞隔膜2004年，阿龍·切哈諾沃（以）、阿夫拉姆·赫什科（以）以及歐文·羅斯（美）發(fā)現(xiàn)了泛素調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)降解，解釋蛋白質(zhì)“死亡”的重要機理。2006年，羅杰·科恩伯格（美）在“真核轉(zhuǎn)錄的分子基幢研究領(lǐng)域”作出貢獻2008年，下村修（日）、馬丁·沙爾菲（美）和錢永健因在發(fā)現(xiàn)和研究綠色熒光蛋白方面做出貢獻而分享諾貝爾化學獎。2009年，萬卡特拉曼-萊馬克里斯南（英）、托馬斯-施泰茨（美）和阿達-尤納斯（以）因“核糖體的結(jié)構(gòu)和功能”的研究獲得諾貝爾化學獎。普通化學學習任務(wù)第一章至第四章：化學反應(yīng)基本原理及反應(yīng)，主要學習四大化學平衡（酸堿平衡、沉淀平衡、氧化還原平衡、配位解離平衡）。第五章：物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，主要學習原子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)以及晶體等相關(guān)知識。第六章：元素化學與無機材料，主要學習單質(zhì)以及化合物的物理和化學性質(zhì)、配位化合物相關(guān)知識。第七章和第八章：以讀書報告和小組討論為主。普通化學第一章、熱化學與能源了解定容熱效應(yīng)(qv)的測量原理，熟悉qv的實驗計算方法。了解狀態(tài)函數(shù)、反應(yīng)進度、標準狀態(tài)等的概念和熱化學定律。理解等壓熱效應(yīng)與反應(yīng)焓變的關(guān)系、等容熱效應(yīng)與熱力學能變的關(guān)系。掌握標準摩爾反應(yīng)焓變的近似計算。了解能源的概況，燃料的熱值和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。反應(yīng)熱的測量和反應(yīng)熱的理論計算普通化學1-1反應(yīng)熱的測量1-1-1幾個基本概念1、系統(tǒng)和環(huán)境系統(tǒng)：人為劃分出來作為研究對象的那部分物質(zhì)或空間稱為系統(tǒng)(或體系)。環(huán)境：系統(tǒng)之外但又與系統(tǒng)有關(guān)系的部分叫做環(huán)境。如密閉容器內(nèi)鋅與稀硫酸的反應(yīng)。系統(tǒng)+環(huán)境→孤立系統(tǒng)普通化學1-1反應(yīng)熱的測量敞開系統(tǒng)封閉系統(tǒng)孤立系統(tǒng)普通化學1-1反應(yīng)熱的測量2、相系統(tǒng)中具有相同物理和化學性質(zhì)的均勻部分。分為單相（均勻）系統(tǒng)和多相（不均勻）系統(tǒng)。均勻指其分散度達到分子或離子大小的數(shù)量級。（固溶體、研磨）相的存在與物質(zhì)的量的多少無關(guān)，也可以不連續(xù)存在。（大塊或小塊的冰）系統(tǒng)內(nèi)無論有多少種氣體，都只有一個相。液體如果可以互溶，則為單相系統(tǒng)，如液態(tài)乙醇與水；如果不能互溶，則為多相系統(tǒng)，如甲苯與水，為二相系統(tǒng)。相與相之間有明確的界面普通化學1-1反應(yīng)熱的測量相與聚集狀態(tài)不同1)101.325kPa，273.15K

(0℃)下，H2O(l)、H2O(g)和H2O(s)同時共存時系統(tǒng)中的相數(shù)為多少。（3相3態(tài)）2)CaCO3(s)分解為CaO(s)和CO2(g)并達到平衡的系統(tǒng)中的相數(shù)。（3相2態(tài)）普通化學1-1反應(yīng)熱的測量3、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)狀態(tài)：描述一個體系的一系列物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的總和。如質(zhì)量、溫度、壓力、體積、密度、組成等，當這些性質(zhì)都有確定值時，體系就處于一定的狀態(tài)。狀態(tài)函數(shù)：確定體系狀態(tài)的宏觀物理量稱為體系的狀態(tài)函數(shù)。如質(zhì)量、溫度、壓力、體積、密度、組成等是狀態(tài)函數(shù)。例如某理想氣體體系

n=2mol，p=1.013105Pa，V=44.8dm3

，T=273K這就是一種狀態(tài)。是由n、p、V、T

所確定下來的體系的一種存在形式。因而n、p、V、T

都是體系的狀態(tài)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)的特點：1.體系的狀態(tài)一定，狀態(tài)函數(shù)值確定。2.狀態(tài)函數(shù)的改變值只由體系的始態(tài)和終態(tài)決定，與體系經(jīng)過的途徑無關(guān)。3.循環(huán)過程的狀態(tài)函數(shù)改變值為零。普通化學1-1反應(yīng)熱的測量狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：廣度性質(zhì)：其量值具有加和性，與系統(tǒng)中物質(zhì)的量成正比，如體積、質(zhì)量等。強度性質(zhì)：其量值不具有加和性，與系統(tǒng)中物質(zhì)的量無關(guān)，如溫度、壓力等。思考：力和面積是什么性質(zhì)的物理量？它們的商即壓強(熱力學中稱為壓力)是強度性質(zhì)的物理量。由此可以得出什么結(jié)論？兩個廣度性質(zhì)的物理量的商是一個強度性質(zhì)的物理量。推論：摩爾體積(體積除以物質(zhì)的量)是什么性質(zhì)的物理量？普通化學1-1反應(yīng)熱的測量4、過程和途徑過程：體系狀態(tài)發(fā)生變化的經(jīng)過稱為過程。途徑：完成過程的具體步驟稱為途徑。298K,H2O（g)

途徑1298K,H2O(l)373K,H2O（g)

始態(tài)

終態(tài)

373K,H2O(l)

途徑2

等溫過程：體系溫度保持不變，且等于環(huán)境的溫度，即T2=T1=T環(huán)或△T=0。等壓過程：體系壓力保持不變，且等于環(huán)境的壓力，即p1=p2=p環(huán)或△p=0。等容過程：體系體積保持不變，即V1=V2或△V=0。絕熱過程：體系與環(huán)境沒有熱交換，即Q=0。普通化學1-1反應(yīng)熱的測量可逆過程：體系經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)Ⅰ變到狀態(tài)Ⅱ之后，如果通過逆過程能使體系和環(huán)境都完全復(fù)原，這樣的過程稱為可逆過程。它是在一系列無限接近平衡條件下進行的過程。特點：（1）狀態(tài)變化時推動力與阻力相差無限小，體系與環(huán)境始終無限接近于平衡態(tài)；（2）過程中的任何一個中間態(tài)都可以從正、逆兩個方向到達；（3）體系變化一個循環(huán)后，體系和環(huán)境均恢復(fù)原態(tài)，變化過程中無任何耗散效應(yīng)；（4）等溫可逆過程中，體系對環(huán)境作最大功，環(huán)境對體系作最小功?？赡孢^程是一種理想的過程，實際過程都是不可逆過程普通化學1-1反應(yīng)熱的測量5、化學計量數(shù)和反應(yīng)進度aA+dD=gG+hH可寫作：gG+hH-aA-dD=0υB（讀作miu）為反應(yīng)物和產(chǎn)物在方程式中對應(yīng)的計量數(shù)，產(chǎn)物取正，反應(yīng)物取負，B代表產(chǎn)物或反應(yīng)物?！痞訠

B=0νA=-a，νD=-d，νG=g，νH=h化學計量數(shù)只表示按照計量反應(yīng)式反應(yīng)時各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù)，并不是反應(yīng)過程中各相應(yīng)物質(zhì)實際所轉(zhuǎn)化的量，與化學反應(yīng)方程式的寫法有關(guān)。普通化學1-1反應(yīng)熱的測量反應(yīng)進度ξ（Ksai）：表示化學反應(yīng)進行的程度

aA+dD=gG+hHt=0nA(0)nD(0)nG(0)nH(0)t=tnA(t)

nD(t)nG(t)nH(t)nB

為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，dnB表示微小的變化量。反應(yīng)進度的單位是摩爾（mol）普通化學例：

3H2+N2=2NH3t=0310t0021-1反應(yīng)熱的測量在反應(yīng)進行到任意時刻時，可用任一反應(yīng)物或產(chǎn)物來表示反應(yīng)進行的程度，所得的值總是相等的。普通化學1-1反應(yīng)熱的測量

3/2H2+1/2N2=NH3t=0310t002ξ與反應(yīng)式的寫法有關(guān)當ξ＝1mol時，表示以計量方程式為基本單元進行了1mol的反應(yīng)或者稱作摩爾反應(yīng)。普通化學1-1反應(yīng)熱的測量

1-1-2、反應(yīng)熱的測量

反應(yīng)熱：系統(tǒng)發(fā)生化學反應(yīng)后，使得生成物的溫度與反應(yīng)物的溫度相等的時候，系統(tǒng)吸收或者放出的熱量。在熱力學上主要研究等溫等容熱和等溫等壓熱。熱化學規(guī)定：系統(tǒng)放熱為負，系統(tǒng)吸熱為正。當反應(yīng)進度為1mol時系統(tǒng)放出或吸收的熱量稱為摩爾反應(yīng)熱，即qm=q/ξ

。普通化學

1-1反應(yīng)熱的測量設(shè)有nmol物質(zhì)完全反應(yīng)，所放出的熱量使彈式量熱計與恒溫水浴的溫度從T1上升到T2，彈式量熱計與恒溫水浴的熱容為Cs(J·K-1)，比熱容為cs(J·K-1kg-1)，則：圖1.3彈式量熱計反應(yīng)熱的實驗測量方法普通化學1-1反應(yīng)熱的測量例：聯(lián)氨燃燒反應(yīng)：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)

+2H2O(l)已知下列條件，計算聯(lián)氨完全燃燒所放出的熱量。解：燃燒0.5g聯(lián)氨放熱為c(H2O)=4.18J.g-1.K-1普通化學1-1反應(yīng)熱的測量同一化學反應(yīng)可以在定容或者定壓條件下進行。彈式量熱計測得的是定容反應(yīng)熱qv，而在敞口容器中或在火焰熱量計測得的是定壓反應(yīng)熱qp。實測的反應(yīng)熱（精確）均指qv，反應(yīng)熱均指qp。普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算1-2-1、熱力學第一定律1、熱和功熱：因溫度不同而在體系與環(huán)境之間進行的能量傳遞形式稱為熱，用q表示（其它書中用Q表示）。體系吸熱:q

>0體系放熱:q<0符號與其它書中規(guī)定相同功：除熱以外其它能量傳遞形式稱為功，用w

表示（其它書中用W表示）。體系對環(huán)境做功，w<0環(huán)境對體系做功，w>0符號與其它書中規(guī)定相反熱和功不是體系的狀態(tài)函數(shù)普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功w體。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功w′。w=w體+w′

思考：1mol理想氣體，密閉在1)氣球中，2)密閉鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高20oC時，是否做了體積功？1)做體積功，2)未做體積功。普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算體積功w體的計算等外壓過程中，w體=–p

外(V2–V1)=–p外ΔV

p外=F/A，l=ΔV/A，因此，體積功w體=F·

l

=–(p外·

A)·(ΔV/A)

=–

p外ΔVlp外=F/A體積功示意圖普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算理想氣體的體積功：氣體分子不占有體積，氣體分子之間的作用力為零的氣態(tài)系統(tǒng)被稱為理想氣體。例、1mol理想氣體從始態(tài)100kPa、22.4dm3經(jīng)等溫恒外壓p2=50kPa膨脹到平衡，求系統(tǒng)所做的功。解：終態(tài)平衡時的體積為：理想氣體的狀態(tài)方程：普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算2、熱力學能熱力學能是體系內(nèi)部所有能量之和，包括分子原子的動能，勢能，核能，電子的動能以及一些尚未研究的能量。熱力學上用符號U

表示熱力學能（經(jīng)常稱為內(nèi)能）。雖然體系的內(nèi)能尚不能求得，但是體系的狀態(tài)一定時，內(nèi)能是一個固定值。因此，熱力學能U是體系的狀態(tài)函數(shù)?！鱑=U2-U1狀態(tài)1狀態(tài)2普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算3、熱力學第一定律定義：能量具有各種不同形式，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，并且在轉(zhuǎn)化的過程中能量的總值不變U=q+w【例】某過程中，體系吸熱100J，對環(huán)境做功20J。求體系的內(nèi)能改變量?！窘狻坑蔁崃W第一定律得

U=q+w=（100J）+（-20J）=80J即體系的內(nèi)能增加了80J普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算1-2-2、化學反應(yīng)的反應(yīng)熱與焓1、定容反應(yīng)熱在等溫條件下，若系統(tǒng)發(fā)生化學反應(yīng)是恒容且不做非體積功的過程，則該過程中與環(huán)境之間交換的熱就是恒容反應(yīng)熱，以符號“qV”來表示?！擀=q+w→qv=ΔU–w∵等容過程，則ΔV=0，∴w=-PΔV=0→qv=ΔU–w=ΔU在等溫等容反應(yīng)中，系統(tǒng)吸收的熱量全部用來改變其內(nèi)能等容反應(yīng)熱可以在彈式熱量計中測得。普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算2、等壓反應(yīng)熱在等溫條件下，若系統(tǒng)發(fā)生化學反應(yīng)是恒壓且只做體積功不做非體積功的過程，則該過程中與環(huán)境之間交換的熱就是恒壓反應(yīng)熱，符號為qpqp=ΔU–w=ΔU+PΔV=(U2–U1)+P(V2-V1)=(U2–U1)+（P2V2-P1V1）

=（U2+P2V2）-（U1+P1V1）令H=U+PV則qp=（U2+P2V2）-（U1+P1V1）

=H2–H1=ΔH即在等溫等壓反應(yīng)過程中，系統(tǒng)吸收的熱量全部用來增加系統(tǒng)的焓普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算3、定容反應(yīng)熱與定壓反應(yīng)熱的關(guān)系已知：定容反應(yīng)熱：qV=ΔUv； 定壓反應(yīng)熱：qp=ΔUp+p(V2–V1)對恒溫過程，一般有：ΔUp=ΔUv（1）對液相和固相系統(tǒng)有：普通化學（2）對有氣體物質(zhì)參與的反應(yīng)1-2反應(yīng)熱的理論計算普通化學思考：若反應(yīng)C(石墨)+O2(g)→CO2(g)

的qp,m為–393.5kJ·mol–1，則該反應(yīng)的qV,m為多少？該反應(yīng)的Δn(g)=0，qV=qp

對于沒有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)或Δn(g)=0的反應(yīng)，qVqp 對于有氣態(tài)物質(zhì)參與的反應(yīng)，且Δn(g)0的反應(yīng)，qVqp1-2反應(yīng)熱的理論計算普通化學1-1反應(yīng)熱的測量2、熱化學反應(yīng)方程式表明化學反應(yīng)與反應(yīng)熱關(guān)系的化學反應(yīng)方程式，H2(g)+1/2O2(g)＝H2O(l)ΔrHθm,298=-286kJ.mol-1a.注明反應(yīng)的標準摩爾焓變。放熱反應(yīng)，ΔH為負值；吸熱反應(yīng)，ΔH為正值b.ΔrHθm,298中，298K時的標準摩爾焓變。ΔrHθm,298也可以寫作ΔrHθ或者ΔHθ。普通化學1-1反應(yīng)熱的測量c.同一反應(yīng)，化學計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)不同的化學計量方程式，其反應(yīng)熱的數(shù)值不同

d.應(yīng)注明參與反應(yīng)的諸物質(zhì)的聚集狀態(tài)，以g、l、s表示氣、液、固態(tài)，聚集狀態(tài)不同化學熱效應(yīng)不同。e.應(yīng)注明反應(yīng)溫度，如果在298.15K，通常可以省略不寫。普通化學1-1反應(yīng)熱的測量熱力學中的標準態(tài)同理想氣體中的標準狀態(tài)的區(qū)別：a．理想氣體中的標準狀態(tài)指的是壓力為101.3kPa、溫度為273.15K時的狀況；而熱力學中的標準態(tài)則是指的壓力為101.3kPa（為了計算方便，現(xiàn)在已經(jīng)改為100kPa），而溫度為任意溫度下的狀況。b．物質(zhì)所處的狀態(tài)不同，標準態(tài)的規(guī)定也不同。對氣體而言，純理想氣體物質(zhì)的標準態(tài)是該氣體處于標準壓力pθ下的狀態(tài)，混合理想氣體中任一組分的標準態(tài)是該氣體組分的分壓為pθ時的狀態(tài)；對固體和液體而言，純液體（或純固體）物質(zhì)的標準態(tài)就是標準壓力pθ下的純液體（或純固體）。對理想溶液來說，指的是溶液濃度為1mol.L-1。普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算4、蓋斯定律在不做其它功并處于恒容或恒壓的情況下，任一化學反應(yīng)，不論是一步完成的，還是分幾步完成的，其化學反應(yīng)的熱效應(yīng)總是相同的，即化學反應(yīng)熱效應(yīng)只與始、終狀態(tài)有關(guān)而與具體途徑無關(guān)。根據(jù)蓋斯定律，可以間接地求算一些不易直接準確測定或不能直接測定的反應(yīng)熱。普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算始態(tài)

C(石墨)+O2(g)終態(tài)

CO2(g)中間態(tài)

CO(g)+?O2(g)即熱化學方程式可像代數(shù)式那樣進行加減運算。普通化學已知298.15K下求C(S)+1/2O2(g)=CO(g)的△rHθm（3）

解：根據(jù)Hess定律，可知：

∴△rHΘm,3=△rHΘm,1-△rHΘm,2

=-393.51-(-282.98)=-110.53kJ·mol-11-2反應(yīng)熱的理論計算普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算運用蓋斯定律時應(yīng)注意的問題:1.反應(yīng)式相加減,△rHm也要相應(yīng)相加減。2.反應(yīng)式乘了系數(shù),△rHm也要乘上相同的系數(shù)。3.整個反應(yīng)方向調(diào)換,△rHm要變符號。4.合并以及對消的項要完全相同(包括物態(tài)、晶型、濃度、壓力等)普通化學1-2-3、反應(yīng)標準摩爾焓變的計算1、標準摩爾生成焓在溫度T的標準態(tài)下，由穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol物質(zhì)的標準摩爾反應(yīng)焓變即為物質(zhì)在T溫度下的標準摩爾生成焓，用

ΔfHmθ表示，單位kJ.mol-1。附錄三可查。

ΔfHmθ（298.15K）1-2反應(yīng)熱的理論計算焓的變化反應(yīng)物和生成物都處于標準態(tài)反應(yīng)溫度反應(yīng)進度為1mol生成（formation）普通化學答(b)1-2反應(yīng)熱的理論計算C石墨、S斜方、P白，而C金剛石、S單斜、P紅則不是穩(wěn)定單質(zhì)。反應(yīng)物是穩(wěn)定單質(zhì)，其標準生成焓為零。普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算

標準狀態(tài)下,反應(yīng)進度ξ=1mol的焓變稱為反應(yīng)的標準摩爾焓變，ΔrHmθ（T）。測定原理：qp=ΔH所以可以通過在標準狀態(tài)下測定恒溫恒壓條件下的反應(yīng)熱得到反應(yīng)標準摩爾焓變。

ΔrHmθ（298.15K）焓的變化反應(yīng)物和生成物都處于標準態(tài)反應(yīng)溫度反應(yīng)進度為1mol反應(yīng)（reaction）普通化學1-2反應(yīng)熱的理論計算

單質(zhì)反應(yīng)物生成物IIIIII

rHm(I)=ifHm(反)

rHm(III)=ifHm(生)

rHm(II)

根據(jù)Hess定律rHm(I)+rHm(II)=rHm(III)所以 rHm(II)=rHm(III)－rHm(I)即 rHm=ifHm(生)－ifHm(反)查出物質(zhì)的fHm即可求出反應(yīng)的焓變rHm，即反應(yīng)的熱效應(yīng)。普通化學【解】：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)查-74.890-393.5-285.8kJ.mol-1△rHm【例】計算下列反應(yīng)的=-393.5+2(-285.8)-(-74.89)=-890.21kJ.mol-1

△rHm1-2反應(yīng)熱的理論計算普通化學注意事項

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

公式中化學計量數(shù)與反應(yīng)方程式相符

數(shù)值與化學計量數(shù)的選配有關(guān)；

溫度的影響普通化學3、常見能源及其有效與清潔利用能源是自然界中為人類提供能量的物質(zhì)資源。能源是當今社會的三大支柱（材料、能源、信息）之一。能源是我們賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。普通化學3.1、世界能源的結(jié)構(gòu)與能源危機能源的分類一次能源二次能源常規(guī)

能源燃料能源煤炭、石油、天然氣、生物質(zhì)能煤氣、焦碳、成品燃油、液化氣、酒精非燃料能源水能電力、蒸汽、熱水新能源燃料能源核能人工沼氣、氫能非燃料能源太陽能、地熱、風能、海洋能激光利用

狀況使用

性質(zhì)形成條件表1.2能源的分類普通化學3.2、世界能源的結(jié)構(gòu)和消耗195019601970198019902010102030405060能源結(jié)構(gòu)比例(%)年代圖1.7世界消耗的一次能源結(jié)構(gòu)煤炭

石油

天然氣

水電及其它普通化學3.3、能量消耗前六名的國家美國中國俄羅斯日本德國印度51015202530能源結(jié)構(gòu)比例(占世界%)國家煤炭

石油

天然氣

核能

水電25.44.12.9圖1.8世界六國消耗的一次能源比例及總比例（占世界）趨勢（比例）：石油和天然氣下降；煤炭上升；核電上升。普通化學3.4、能源危機本質(zhì)：能量總量不變，質(zhì)量衰退了，有序能下降。思考：核能屬于常規(guī)能源嗎？普通化學煤炭與潔煤技術(shù)思考：我國能源結(jié)構(gòu)的特點是什么？我國的能源結(jié)構(gòu)中，煤炭占據(jù)重要地位：占總能量的70%以上。此外，我國也是世界上煤炭儲量最大的國家，因此，如何高效、科學、清潔地利用煤炭資源是我國能源科學和研究中的重要課題。我國煤炭的一個特點是煤炭中含硫量較高，煤炭中的硫在燃燒時生成二氧化硫。大氣中的二氧化硫是造成酸雨的主要原因。普通化學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。煤炭的熱值：單位質(zhì)量或體積的燃料完全燃燒放出的熱量。標準煤的熱值為29.3MJ·kg-1。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。煤炭的分類：普通化學2潔凈煤技術(shù)潔凈煤技術(shù)于1986年由美國率先提出，現(xiàn)已成為解決環(huán)境和能源問題的主導技術(shù)之一。煤甲醇合成汽油液體燃料(新型液態(tài)燃料)普通化學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。思考：世界原油儲量最大的地區(qū)在哪兒？我國的原油產(chǎn)地在哪兒？世界原油儲量最大的地區(qū)是中東。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）。普通化學1石油燃料產(chǎn)品石油經(jīng)過分餾和裂解等加工過程后可得到石油氣、汽油、煤油、柴油、潤滑油和瀝青等產(chǎn)品。思考：以上產(chǎn)品中最重要的是什么？汽油。95%的汽油用于驅(qū)動汽車。衡量汽油質(zhì)量的一個重要指標是辛烷值。直餾汽油的辛烷值約為55~72之間，在汽油中加入少量四乙基鉛可以將辛烷值提高到79~88，為了防止鉛在汽缸中沉積，加入少量二溴乙烷，使生成揮發(fā)性的溴化鉛，與尾氣一同排入大氣。思考：汽車尾氣污染物是什么？如何解決？主要污染物：NO、CO、HC和含鉛化物等。解決方法：采用無鉛汽油，對汽車尾氣進行催化凈化。普通化學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。其熱值約為55.6MJ?kg-1。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？普通化學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。沼氣約含60%的甲烷，其余為二氧化碳和少量的CO、H2、H2S等。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？農(nóng)村一般用人畜糞便、雜草等制取沼氣。生物質(zhì)能的現(xiàn)代利用是將植物枝桿等在汽化爐中加壓汽化制成可燃氣體。都是。沼氣也屬于生物質(zhì)能。柴火是生物質(zhì)能的直接利用。思考：沼氣和柴火是生物質(zhì)能嗎？普通化學4

可燃冰—未來的新能源天然氣被包進水分子中，在深海的低溫高壓下形成的透明結(jié)晶，外形似冰，用火柴一點就著，故稱“可燃冰”。CH4·xH2O(s)。形成條件：低溫高壓如0℃，76MPa。儲量：數(shù)據(jù)相差較大。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。分布：深水大陸架和陸地永久凍土帶。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。開采難，儲量豐富。普通化學煤氣和液化氣煤氣煤的合成氣及煉焦氣都是城市煤氣。來源于石油，主要成分為丙烷、丁烷等，煉油廠的副產(chǎn)品。液化氣煤氣的組成H2：50%；CO：15%；CH4：15%，熱值約16MJ?M-3思考：與煤氣相比，液化氣有哪些優(yōu)點？無毒、低污染、熱值高于煤氣。液化氣作動力→綠色汽車←燃料電池（各國競爭發(fā)展）。普通化學清潔能源與可持續(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。2：開放性的結(jié)論1992年，聯(lián)合國環(huán)境于發(fā)展大會上提出了社會、經(jīng)濟、人口、資源和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的口號。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。普通化學能源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展我國能源結(jié)構(gòu)不合理，優(yōu)質(zhì)能源比重太小。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。圖1.9治理前的熱電廠最有希望的清潔能源是氫能、太陽能以及核能和生物質(zhì)能等。可持續(xù)發(fā)展三原則：公平性、共同性和持續(xù)性。普通化學氫能氫能是一種理想的二次清潔能源。氫能的優(yōu)點

熱值高，其數(shù)值為142.9MJ?kg-1。燃燒反應(yīng)速率快，功率高原料是水，取之不盡產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境思考：用氫作能源目前還存在一些問題，你認為是哪些方面的問題？經(jīng)濟的制備方法，安全高效的儲運方法和有效地利用。普通化學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。2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH電解思考：用電解的方法大規(guī)模制取用作能源的氫氣可行嗎？從經(jīng)濟上考慮是不可行的。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。是研究的熱點。普通化學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。合金貯氫法原理：氫可以與某些合金在較高的壓力下生成化合物，這些化合物在合適的條件下可以釋放出氫氣。如鑭鎳合金：開發(fā)研究貯氫合金材料是當今材料科學領(lǐng)域的熱門分支。LaNi5