第4章能源與化學(xué)

1、第4章能源與化學(xué),4-1能源與燃料,使用的主要能源有_______燃料與_____能。,(1)化石燃料:指古代有機(jī)物長(zhǎng)期埋藏地下，經(jīng)高溫、高壓產(chǎn)生質(zhì)變而形成的燃料，包括煤、石油及天然氣,(2)核能 :原子核進(jìn)行核分裂(鈾-235)或核融合(太陽(yáng))產(chǎn)生的能量。,(3)其他能源有「生質(zhì)能」(為化學(xué)能的一種):水力、風(fēng)力、波浪、潮汐能，以及地?zé)帷?(b)太陽(yáng)能:自然界的能源多由太陽(yáng)的光與熱直接或間接轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的。,(a)最早使用的能源--

2、直接由生物體所產(chǎn)生的「生質(zhì)能」,反應(yīng)熱:,?H>0,?H<0,反應(yīng)熱的三大性質(zhì):,1、反應(yīng)熱和反應(yīng)物或產(chǎn)物莫耳數(shù)成____。2、正反應(yīng)和逆反應(yīng)的反應(yīng)熱為_(kāi)________。3、反應(yīng)熱與反應(yīng)物和產(chǎn)物狀態(tài)有關(guān)。(反應(yīng)熱受溫度、壓力影響)?即反應(yīng)型態(tài)、反應(yīng)物與生成物的量、物質(zhì)狀態(tài)、溫度、壓力等有關(guān)。Ps1:Ps2:,通常以1atm、25℃時(shí)的反應(yīng)熱作為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。,須註明溫度(無(wú)註明時(shí)概指25℃)及狀態(tài)(因反應(yīng)熱與物質(zhì)的

3、狀態(tài)有關(guān)),正比,等值異號(hào),相同反應(yīng)物但不同生成物，則? H 不同,C(s)+O2(g)?CO2(g) H=－394 kJ；C(s)+O2(g)? CO(g) H=－110 kJ,,,,相同反應(yīng)物與生成物，但狀態(tài)不同，則 ? H不同,…放熱反應(yīng),…放熱反應(yīng),不同,44,例1:CO(g)+H 2 (g)稱為「水煤氣」，其生成為吸熱反應(yīng)：,C(s)+H2O(g) ? CO(g)+H2(g) ?H=133kJ； 或

4、C(s)+H2O(g) +133kJ ? CO(g)+H2(g)水煤氣燃燒時(shí)為放熱反應(yīng)： CO(g)+1/2o2(g) ? CO2 (g) ?H=－284kJ， H2 (g)+1/2o2(g) ? H2O (g) ?H=－243kJ或 CO(g)+1/2o2(g) ? CO2 (g) +284kJ H2 (g)+1/2o2(g) ? H2O+243kJ(g),解:A,,類1:,例2:,

5、解:,,四反應(yīng)放出的熱分別為Q1、Q2、Q3、Q4，試比較其大小。,Q2>Q1>Q4>Q3,莫耳燃燒熱:1atm、25℃時(shí)，1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)所放出的熱量 ，?H恒___,?0,莫耳生成熱：1atm、25℃時(shí)，1mol物質(zhì)由成分元素生成時(shí)引起的熱量變化。,,,,H=－286KJ..H2O(l)的莫耳生成熱,例3:,解:KOH(s)?KOH(aq) ? H=－3.8kcal,1莫耳KOH溶入水後釋出3.8kca

6、l的熱量，試以熱化學(xué)反應(yīng)式描述此一反應(yīng)。,類3:,解:B,類4:D,類5:A,4-1.2熱值,純物質(zhì)的燃燒所放出的能量常以燃燒熱 表之。燃料多為混合物，故燃料化學(xué)中採(cǎi)用熱值（或稱為發(fā)熱量;質(zhì)量燃燒熱，單位kJ/kg）表示。,單位換算:1卡=1公克水升高1℃所需的熱量=4.2焦耳,低碳數(shù)的熱值較大，熱值愈大則燃料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值愈高。低碳的烷類反而具有較高的單位質(zhì)量燃燒熱，而氫氣的熱值是所有物質(zhì)中最高的( 284240 kJ/kg )，

7、燃燒時(shí)又不會(huì)產(chǎn)生空氣污染物，被認(rèn)為是最乾淨(jìng)、最具潛力的能源。但不會(huì)是家用燃料，因體積大、不易儲(chǔ)存，而且有爆炸之虞。碳數(shù)較多的燃料含有較高的莫耳燃燒熱。,【類6】: 燃燒一莫耳氫氣可放熱286Kj，計(jì)算氫氣的熱值為多少kJ/kg?,【類8】1莫耳KOH溶入水後放出3.8仟卡的熱量，試以熱化學(xué)反應(yīng)式描述此一反應(yīng)。,【類7】:在1atm、25℃下，一莫耳乙烷燃燒熱1560KJ，試寫出其熱化學(xué)方程式?,解:一莫耳氫氣重:2克 286/2X

8、1000=143000 【答:143000kJ/kg】,4-2 化石能源,化石燃料:泛指____、___、_____?；剂系南臅?huì)造成空氣中的______濃度增高，引起溫室效應(yīng)。石油:是古代動(dòng)物或植物殘骸經(jīng)地?zé)崤c壓力之作用逐漸轉(zhuǎn)化而成。初採(cǎi)出時(shí)開(kāi)採(cǎi)石油時(shí)，地下氣體或地下水的壓力使石油噴出地面，而得黑褐色黏稠狀多種烴(碳?xì)浠衔?的混合物（主成分為烷(通式CnH2n+2)）的

9、液體稱________。,,煤,石油,天然氣,co2,石油,利用原油中各成分沸點(diǎn)的差異，將原油蒸餾後，在不同的 溫度下收集，可依沸點(diǎn)範(fàn)圍分成數(shù)個(gè)部分的混合物，而不同的成分分開(kāi)的方法，稱_______。,分餾裝置及原油分餾的主要餾分及用途:【取自泰宇基化】,分餾,Ⅰ、工業(yè)上使用分餾塔(底部放置原油) :原油氣(約400℃)被送入______時(shí)，沸點(diǎn)高的油氣首先被冷卻並被收集於底層的收集盤內(nèi); 沸點(diǎn)低者，得以繼續(xù)爬昇至較高的冷凝杯中，再被收

10、集。Ⅱ、分子量小者?沸點(diǎn)_____，該成分由塔高處分餾出。Ⅲ、分子量大者?沸點(diǎn)_____，該成分由塔低部分餾出。Ⅳ、沸點(diǎn)大小:__________＜__________＜__________＜__________＜___________＜_________。Ⅴ、石油為烴類化合物的混合物，主要成分為_(kāi)_______類( )Ⅵ液化石油氣簡(jiǎn)稱_________:以_____________和___________為

11、其主成分，為方便，常以________態(tài)形式儲(chǔ)存和運(yùn)送;(因液化後的體積為原有的1/600)。,,分餾塔,低,高,烷類,CnH2n+2,LPG,丙烷,丁烷,液,辛烷值（O.N.）,汽油是內(nèi)燃機(jī)的燃料，汽油蒸氣在汽缸內(nèi)燃燒時(shí)產(chǎn)生高壓的氣體，可推動(dòng)活塞、轉(zhuǎn)動(dòng)引擎，若因燃燒太快使活塞受力不均勻，產(chǎn)生不正常的燃爆，即為引擎的震爆現(xiàn)象，震爆容易損害引擎且減低引擎動(dòng)力。為了比較各種燃料的抗震爆程度，以燃料的辛烷值（O.N.）表之。由下表知，其可為正

12、、負(fù)整數(shù)值,,正庚烷易在汽缸內(nèi)壁造成_________現(xiàn)象，不僅減低引擎效率，更可能造成汽缸過(guò)熱或活塞損裂，故其100% 正庚烷的辛烷值訂為_(kāi)_____。相反的，100%異辛烷卻可順利推動(dòng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，目前汽油的品級(jí)均以其為標(biāo)準(zhǔn)訂為_(kāi)_____ 3、______汽油:油品的抗震性質(zhì)若和含98%異辛烷及2%正庚烷的汽油相似，則稱之。4、______汽油:油品的抗震性質(zhì)若和含95%異辛烷及5%正庚烷的汽油相似，則稱之。5、____

13、__汽油:油品的抗震性質(zhì)若和含92%異辛烷及8%正庚烷的汽油相似，則稱之。,震爆,0,100,98,95,92,7、添加抗震劑四乙基鉛Pb(C2H5)4(如1ml/L，可提高辛烷值至90)，成為俗稱的「含鉛汽油」。但四乙基鉛燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生PbOx沉積於引擎，阻塞燃燒，因此需加入除鉛劑1，2－二溴乙烷CH2BrCH2Br，使生成揮發(fā)性PbBr2隨廢氣排出。但是卻也因此造成了空氣污染，引起兒童腎臟病變、終身學(xué)習(xí)不良。而且鉛會(huì)破壞汽車之觸媒轉(zhuǎn)化

14、器中的觸媒Pt(催化烴及CO氧化、NOx分解成N2和O2)。8、有些國(guó)家已禁止販?zhǔn)酆U汽油。目前已改用加氧汽油?如加醇類（ ）或____________者稱加氧汽油.以提高辛烷值。9、烷經(jīng)高溫強(qiáng)熱並加上適當(dāng)?shù)拇呋瘎蓪⑤^大的分子熱裂解成較小的分子，例如：丙烷丙烯、氫、乙烯、甲烷；輕油(含石油醚)乙烯、丙烯、丁二烯及裂解汽油，以這些物質(zhì)為原料可製得各種石油化學(xué)品。,甲醇,3-甲基-丁基醚,例4:下列有關(guān)汽油與辛烷值的敘述，哪

15、些是正確的？　(A)加氧汽油（oxygenated gasoline）是指於汽油中添加氧氣　(B)臺(tái)灣現(xiàn)在在加油站販賣的無(wú)鉛汽油有 92、95、98 無(wú)鉛汽油　(C) 87汽油一定是該汽油僅含異辛烷與正庚烷，且其體積百分比為 87：13　(D)可藉由適當(dāng)?shù)奶砑觿┮蕴岣哂推返男镣橹怠?E)一般低辛烷值的油品可利用重組反應(yīng)（reforming）提高辛烷值。,例5:試估計(jì)異辛烷與正庚烷以4：1體積比混合在一起所得之汽油的辛烷值。例6:下列

16、有關(guān)汽油的敘述何者不正確？(A)含鉛汽油是指汽油中含有 (C2H5)4Pb (B)汽油含鉛的目的在於幫助汽油完全燃燒(C)汽油和空氣混合在汽車引擎內(nèi)燃燒，會(huì)使空氣反應(yīng)生成NO　(D)汽油是烴類混合物(E)汽油的辛烷值是表示汽油分子的分子量大小。,【答: B、D 、E 】,【答:80 】,【答:B 、E 】,例7:觸媒轉(zhuǎn)化器可以減少何種廢氣的排放量？　(A)一氧化碳　(B)臭氧　(C)氮氧化物　(D)碳?xì)浠衔铩?E)二氧化硫。,類