化学反应热效应课件.ppt

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1、关于化学反应热效应1现在学习的是第1页，共70页绪绪 论论化学是一门既古老又年轻的科学。化学是一门既古老又年轻的科学。化学是研究和创造物质的科学，同工农业生产和国防现代化学是研究和创造物质的科学，同工农业生产和国防现代化，同人民生活和人类社会等都有非常密切的关系。化，同人民生活和人类社会等都有非常密切的关系。化学是一门中心性的、实用的和创造性的科学，主化学是一门中心性的、实用的和创造性的科学，主要是研究物质的分子转变规律的科学。要是研究物质的分子转变规律的科学。化学与物理一起属于自然科学的基础学科。化学与物理一起属于自然科学的基础学科。研究现状研究现状(2000年年)化合物化合物2000万种万

2、种时间分辨率：时间分辨率：1 fs空间分辨率：空间分辨率：0.1nm0.1nm分析所需最小量：分析所需最小量：10-13ug10-13ug。2现在学习的是第2页，共70页化学的定义与分支学科化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构和性化学是在原子和分子水平上研究物质的组成、结构和性质及其变化规律和变化过程中能量关系的科学质及其变化规律和变化过程中能量关系的科学无机化学：无机物无机化学：无机物有机化学：有机化学：碳氢化合物及碳氢化合物及衍生物衍生物分析化学：测量和表征分析化学：测量和表征定义：定义：化学的分支学科化学的分支学科物理化学：所有物质系统物理化学：所有物质系统高分子化学：高分子化合

3、物高分子化学：高分子化合物若干新分支：环境化学、核若干新分支：环境化学、核化学等等化学等等3现在学习的是第3页，共70页COOHOCCH3O2-2-（乙酰氧基）苯甲酸。（乙酰氧基）苯甲酸。分子式：分子式：C C9 9H H8 8O O4 4分子量：分子量：180.16 180.16 阿司匹林阿司匹林AspirinTablets4现在学习的是第4页，共70页N NN NN NN NH H2 2N NH H2 2H2N三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。简称三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的氮杂环有机化工原料。简称三胺，又叫三胺，又叫2,4,6-2,4,6-三氨基三氨基-1,3,5-

4、1,3,5-三嗪、蜜胺、氰尿酰胺、三聚三嗪、蜜胺、氰尿酰胺、三聚氰酰胺，分子式氰酰胺，分子式C C3 3N N6 6H H6 6、C C3 3N N3 3(NH(NH2 2)3 3，分子量，分子量126.12 126.12 三聚氰胺三聚氰胺（Melamine）5现在学习的是第5页，共70页化学的地位和作用v化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一v化学继续推动材料科学发展化学继续推动材料科学发展v化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障v化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用化学在能源和资源的合理开发和高效安全利

5、用中起关键作用中起关键作用v化学是生命科学的重要支柱化学是生命科学的重要支柱6现在学习的是第6页，共70页学习的目的、内容和要求学习的目的、内容和要求了解当代化学学科的概貌了解当代化学学科的概貌用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题用化学的观点分析、认识生活和工作中的化学问题学习内容学习内容 理论化学：两条理论化学：两条“主线主线”应用化学：应用化学：化合物知识；化合物知识；化学在相关学科中的应用化学在相关学科中的应用 实验化学实验化学学习要求学习要求 辨证的思维辨证的思维 发展的眼光发展的眼光 实践的方法实践的方法学习目的学习目的7现在学习的是第7页，共70页学习要求学习要求：了解定容

6、热效应了解定容热效应(qv)的测量原理。熟悉的测量原理。熟悉qv的实验的实验 计算计算 方法。方法。了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定律。了解状态函数、反应进度、标准状态的概念和热化学定律。理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热力学能理解等压热效应与反应焓变的关系、等容热效应与热力学能变的关系。变的关系。掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。掌握标准摩尔反应焓变的近似计算。了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。了解能源的概况，燃料的热值和可持续发展战略。第第1 1章章 热化学与能源热化学与能源8现在学习的是第8页，共70页目录目录l1.1 1.1 反应热的测量反应热的测量

7、l1.2 1.2 反应热的理论计算反应热的理论计算l1.3 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l1.4 1.4 清洁能源与可持续发展清洁能源与可持续发展l选读材料选读材料 核能核能l.核燃料和核能的来源核燃料和核能的来源l.核电的优势与发展趋势核电的优势与发展趋势l本章小结本章小结9现在学习的是第9页，共70页1.1 1.1 反应热的测量反应热的测量系统：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和环境：系统之外，与系统密切联系的其它物质和 空间。空间。开放系统开放系统有物质和能量交换有物质和能量

8、交换封闭系统封闭系统只有能量交换只有能量交换1.1.1 几个基本概念几个基本概念1 系统与环境系统与环境图1.1 系统的分类隔离系统隔离系统无物质和能量交换无物质和能量交换10现在学习的是第10页，共70页2 2 相相系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称为相。根系统中任何物理和化学性质完全相同的、均匀部分称为相。根据相的概念，系统可分为：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(0C)下，下，H2O(l),H2O(g)和和H2O(s)同

9、时共存时系统中的相数为多少同时共存时系统中的相数为多少2)CaCO3(s)分解为分解为CaO(s)和和CO2(g)并达到平衡的系统并达到平衡的系统中的相数。中的相数。11现在学习的是第11页，共70页3 3 状态与状态函数状态与状态函数状态函数状态函数用于表示系统性质的物理量用于表示系统性质的物理量X 称状态函数，如气体的称状态函数，如气体的压力压力p、体积、体积V、温度、温度T 等。等。状态状态:系统一切性质的总和。有平衡和非平衡态之分系统一切性质的总和。有平衡和非平衡态之分如系统的宏观性质都处于定值，则系统为平衡态。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，系统的宏观性质也必

10、然发生部分或全部变化。状态变化时，系统的宏观性质也必然发生部分或全部变化。12现在学习的是第12页，共70页状态函数的性质 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，状态函数的变化量只与系统的始、末态有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，而与变化的实际途径无关。关，而与变化的实际途径无关。图1.2 状态函数的性质以下例子说明：当系统由始态变到终态时，系统的状态函数压力以下例子说明：当系统由始态变到终态时，系统的状态函数压力p和体积和体积V的变化量与途径无关。的变化量与途径无关。系统压力从3p变为p13现在学习的是第13页，共70页广

11、度性质和强度性质广度性质和强度性质状态函数可分为两类：状态函数可分为两类：广度性质：广度性质：其量值具有其量值具有加和性，加和性，如体积、质量等如体积、质量等强度性质：强度性质：其量值其量值不具有加和性，不具有加和性，如温度、压力等如温度、压力等思考思考：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强：力和面积是什么性质的物理量？它们的商即压强(热力热力学中称为压力学中称为压力)是强度性质的物理量。由此可以得出什么结论？是强度性质的物理量。由此可以得出什么结论？推论：摩尔体积推论：摩尔体积(体积除以物质的量体积除以物质的量)是什么性质的物理量？是什么性质的物理量？力和面积都是广度性质的物理量。结论

12、是两个广度性质力和面积都是广度性质的物理量。结论是两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的商是一个强度性质的物理量14现在学习的是第14页，共70页4 4 过程与途径过程与途径过程过程：系统状态发生任何的变化称为系统状态发生任何的变化称为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，由状态变到状态变到状态后，如果通过逆过程能后，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。它是在一使体系和环境都完全复原，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系列无限接近平衡条件下进行的过程途径途径：实现一个过程的具体步骤实现一个过程的具体

13、步骤思考思考：过程与途径的区别。设想如果你要把设想如果你要把20 C的水烧开，要完成的水烧开，要完成“水烧开水烧开”这个过程，这个过程，你可以有多种具体的你可以有多种具体的“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。15现在学习的是第15页，共70页5 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质量守恒一般用化学反应计量方程表示化学反应中质量守恒关系，关系，通式为：通式为：B0BB B 称为称为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。附例附例1.

14、1 应用化学反应统通式形式表示下列合成氨的化学反应计量方应用化学反应统通式形式表示下列合成氨的化学反应计量方程式：程式：N2+3H2=2NH3解：解：用化学反应通式表示为：用化学反应通式表示为：0=-N2-3H2+2NH316现在学习的是第16页，共70页6 6 反应进度反应进度的单位是摩尔（的单位是摩尔（molmol），它与化学计量数的选配有关），它与化学计量数的选配有关思考思考：反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？：反应进度与化学反应方程式的书写有关吗？有关。如对于反应：有关。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0.5mo

15、l。若将反应写成。若将反应写成322NHH23N21则反应进度为则反应进度为1 mol。BBdnd反应进度反应进度nB 为物质为物质B的物质的量的物质的量dnB表示微小的变化量表示微小的变化量BBB()(0)nn或或17现在学习的是第17页，共70页化学反应过程中系统放出或吸收的热量，热化学反应过程中系统放出或吸收的热量，热化学规定，系统放热为负，系统吸热为正化学规定，系统放热为负，系统吸热为正反应热反应热当反应进度为当反应进度为1 mol时系统放出或吸收的热量时系统放出或吸收的热量摩尔摩尔反应热反应热TCTTmcqs12ss)(一定量反应物在给定条件下的反应热一定量反应物在给定条件下的反应热

16、qm 溶液的质量溶液的质量 T 溶液温度差溶液温度差sc 吸热溶液比热容吸热溶液比热容 sC 溶液的热容溶液的热容ssCcm1.1.2 1.1.2 反应热的测量反应热的测量18现在学习的是第18页，共70页图1.3 弹式量热计思考思考：用弹式量热计测量的反应热是：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？定容反应热还是定压反应热？答：定容反应热答：定容反应热化学反应放出的热化学反应放出的热 =水吸收的热水吸收的热 +量热计吸收的热量热计吸收的热22bbqq H OqC H OTCTCT bC由仪器供应商提供，使用时校验由仪器供应商提供，使用时校验 1 1 反应热的实验测量方法反应热的

17、实验测量方法19现在学习的是第19页，共70页20现在学习的是第20页，共70页示 例 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：2421b12(N H)0.5000g(H O)1210g848J K293.18K294.82Km mC T T 解解：燃烧：燃烧0.5g联氨放热为联氨放热为kJ69.9J9690J)18.29382.294()848121018.4()OH()OH()OH(b22b2TcTmcqqqmol0156.0)1/(molg0.32/g)5.00(11/9.69kJ/0.0156mol620kJ molV,

18、mqq 21现在学习的是第21页，共70页2 2 热化学方程式热化学方程式 表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。表示化学反应与热效应关系的方程式称为热化学方程式。其标准写法是：其标准写法是：先写出反应方程，再写出相应反应热，两者先写出反应方程，再写出相应反应热，两者之间用分号或逗号隔开之间用分号或逗号隔开。例如：。例如：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)；1molkJ620V,mq2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；1molkJ570p,mq若不注明若不注明T,p,皆指在皆指在T=298.15 K，p=100kPa下。下。标明反应温度、压力及反应物、生成

19、物的量和状态标明反应温度、压力及反应物、生成物的量和状态书写热化学方程式时应注意：书写热化学方程式时应注意：反应热与反应式的化学计量数有关；反应热与反应式的化学计量数有关；一般标注的是等压热效应一般标注的是等压热效应qp。22现在学习的是第22页，共70页1.2 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。例如反应：并不是所有的反应热都可以实验测定。例如反应：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测定？：为什么上述反应的反应热无法实验测定？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产物完全是CO。能够精确测量的是

20、能够精确测量的是Vq，但生产中需要的是，但生产中需要的是pq23现在学习的是第23页，共70页封闭系统，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，从环境得功从环境得功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热力学第一定律的实质是能量守恒定律在热力学中的热力学第一定律的实质是能量守恒定律在热力学中的的应用。的应用。其中，内能现称为热力学能。其中，内能现称为热力学能。在任何过程中能量不会自生自灭，只能从一种形式转在任何过程中能量不会自生自灭，只能从一种形式转化为另一种形式，在转化过程中能量的总值不变化为另一种形式，在转化过程中

21、能量的总值不变 1.2.1 1.2.1 热力学第一定律热力学第一定律24现在学习的是第24页，共70页热力学能热力学能系统内部运动能量的总和。内部运动包括分子的平动、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。转动、振动以及电子运动和核运动。思考思考：同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在同样的物质，在相同的温度和压力下，前者放在10000m高空，以高空，以400m/s飞行的飞机上，后者静止在地面上。两者的内能相同吗？飞行的飞机上，后者静止在地面上。两者的内能相同吗？相同。相同。由于分子内部运动的相互作用十分复杂，因此目前尚无由于分子内部运动的相互作用十

22、分复杂，因此目前尚无法测定内能的绝对数值。法测定内能的绝对数值。状态函数状态函数 无绝对数值无绝对数值广度性质广度性质内能的特征：内能的特征：25现在学习的是第25页，共70页 状态函数特点状态函数特点 状态一定，其值一定状态一定，其值一定 殊途同归，值变相等殊途同归，值变相等 周而复始，变值为零周而复始，变值为零能量是状态的单值函数，其变化值只取决于变化的终态和能量是状态的单值函数，其变化值只取决于变化的终态和始态，而与变化的途径无关始态，而与变化的途径无关26现在学习的是第26页，共70页热热在物理或化学变化的过程中，系统与环境存在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

23、称为热。温度差而交换的能量称为热。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，系统放热为负。热量热量q不是状态函数不是状态函数27现在学习的是第27页，共70页功与体积功功与体积功在物理或化学变化的过程中，系统与环境除热以外的在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功。方式交换的能量都称为功。功的符号规定：功的符号规定：（注意功符号的规定尚不统一）（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。思考：思考：1mol1mol理想气体，密闭在（理想气体，密闭在（1 1）气球中，（）气球中，（2 2）)钢瓶中；将

24、理钢瓶中；将理想气体的温度提高想气体的温度提高20C20C时，是否做了体积功？时，是否做了体积功？功功w也不是状态函数也不是状态函数1)1)做体积功，做体积功，2)2)未做体积功。未做体积功。由于系统体积发生变化而与环境所交换的功称为体积由于系统体积发生变化而与环境所交换的功称为体积功功w体体。所有其它的功统称为非体积功。所有其它的功统称为非体积功w w=w体体+w 28现在学习的是第28页，共70页1.2.2 1.2.2 化学反应的反应热与焓化学反应的反应热与焓根据反应条件的不同，反应热又可分为：根据反应条件的不同，反应热又可分为：恒容过程，体积功恒容过程，体积功w体体=0，不做非体积功，不

25、做非体积功 w=0时，所以，时，所以，w=w体体+w=0，qV=U定容反应热定容反应热恒压过程，不做非体积功时，恒压过程，不做非体积功时，w体体=p(V2V1)，所以，所以qp=U+p(V2V1)定压反应热定压反应热反应物和生成物具有相同温度时，系统反应物和生成物具有相同温度时，系统吸收或放出的热量吸收或放出的热量反应热反应热29现在学习的是第29页，共70页1 1 焓焓 qP=U+p(V2 V1)=(U2-U1)+p(V2 V1)=(U2+p 2V2)(U1+p 1V1)公式公式qp=H 的意义：的意义：等压热效应即为焓的增量，所以可以通过等压热效应即为焓的增量，所以可以通过H的计算求出的计

26、算求出qP 的值。的值。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。是状态函数，但不能知道它的绝对数值。是状态函数，但不能知道它的绝对数值。30现在学习的是第30页，共70页2 2 定容反应热与定定容反应热与定压反应热的关系压反应热的关系已知已知定容反应热：定容反应热：qV=U；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：qp qV=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，由于凝聚相相对气相来说，对于

27、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，因此在上式中，只需考虑气体的物质的量。体积可以忽略，因此在上式中，只需考虑气体的物质的量。H U=qp qV=p(V2 V1)思考：若反应 C(石墨)+O2(g)CO2(g)的qp,m为393.5kJmol 1，则该反应的qV,m 为多少？该反应的该反应的n(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n(g)0的反应，的反应，qV 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n(g)0的反应，的反应，qV qp31现在学习的是第31页，共70页3 3 盖斯定律盖斯定律

28、化学反应的恒压或恒容反应热只与物质的始态或终态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。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)1 m,rH中间态中间态CO(g)+O2(g)2 m,rH3 m,rH3 m,r2 m,r1 m,rHHH即热化学方程式可像代数式那样进行加减运算。即热化学方程式可像代数式那样进行加减运算。32现在学习的是第32页，共70页盖斯定律示例盖斯定律示例(2)-(1)COO21C2112,1,3,molkJ5.100molkJ)283(5.393mrmr mrHHH由盖斯定律知：若化学反应可以加和，则其反应热

29、也可以加和由盖斯定律知：若化学反应可以加和，则其反应热也可以加和12,molkJ0.283 Hmr COO21CO22 COO21CO22附例附例1.3 已知反应 COOC22和的反应焓，计算 COO21C2的反应焓，COOC22解：解：11,molkJ5.393 Hmr33现在学习的是第33页，共70页1.2.3 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 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 下表现出下表现出理想气理想气体性质的纯气体状态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，质量下

30、，质量摩尔浓度为摩尔浓度为b (1.0mol.kg-1),并表现出无限稀溶液并表现出无限稀溶液中溶质的状态中溶质的状态;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 下的纯液体下的纯液体或纯固体或纯固体34现在学习的是第34页，共70页2 2 标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓指定单质通常指标准压力和该温度下最稳定的单质。如指定单质通常指标准压力和该温度下最稳定的单质。如C：石：石墨墨(s)；Hg：Hg(l)等。但等。但P为白磷为白磷(s)，即，即P（s，白）。，白）。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

31、到。思考：思考：以下哪些反应的恒压反应热不是生成焓以下哪些反应的恒压反应热不是生成焓(反应物和生成物反应物和生成物都是标准态都是标准态)?)?显然，标准态指定单质的标准生成焓为显然，标准态指定单质的标准生成焓为0 0。生成焓的负值越大，表。生成焓的负值越大，表明该物质键能越大，对热越稳定。明该物质键能越大，对热越稳定。CO(g)(O21)C(2g石墨(g)CO)g(O)C(22石墨 (g)CO)(O21CO(g)22g(1)(2)(3)(4)(g)CO2)g(O)2C(2 石墨标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质标准状态时由指定单质生成单位物质的量的纯物质B时反应的焓变称为标准摩尔生成

32、焓，记作时反应的焓变称为标准摩尔生成焓，记作 。mfH35现在学习的是第35页，共70页3 3 标准摩尔焓变及测定标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下的反应热得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 =1mol1mol的焓变称为反应的标的焓变称为反应的标准摩尔焓变准摩尔焓变:记作记作)(m,rTHfmH标准状态标准状态单位物质量单位物质量生成反应生成反应36现在学习的是第36页，共70页4 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可从手

33、册数据计算可从手册数据计算298.15K时的标准摩尔反应焓时的标准摩尔反应焓.稳定单质稳定单质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 f Hm(p)f Hm(r)由盖斯定律，得：由盖斯定律，得：Bm,fBBmrHH37现在学习的是第37页，共70页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解：从手册查得：从手册查得298.15K时时Fe2O3和和Al2O3的标准摩尔生的标准摩尔生成焓分别为成焓分别为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：)K15.298(mr H)s(Fe

34、2)s(OAl)s(OFe2Al(s)32321132mf32mfmrmolkJ5.851molkJ)2.842()7.1675()K15.298,OFe()K15.298,OAl()K15.298(H HH38现在学习的是第38页，共70页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焓时需要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)K15.298()(mrmr HTH3

35、9现在学习的是第39页，共70页附例附例1.4 设反应物和生成物均处于标准状态，计算设反应物和生成物均处于标准状态，计算1mol乙炔完全燃乙炔完全燃烧放出的能量。烧放出的能量。解：从手册查得解：从手册查得298.15K时，各物质的标准摩尔生成焓如下时，各物质的标准摩尔生成焓如下)(OH)g(CO2)g(O25)g(HC22222l1mfmolkJ/)K298(H226.73 0 -393.509 -285.83)1molkJ(58.129973.226250)83.285()509.3932)15.298,B()15.298(mfBBmr K HKH40现在学习的是第40页，共70页1.3 1

36、.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。思考思考：能源对于人类的重要性，为什么能源科学被列为当能源对于人类的重要性，为什么能源科学被列为当今社会的三大支柱之一。今社会的三大支柱之一。能源是当今社会的三大支柱（材料、能源、信息）能源是当今社会的三大支柱（材料、能源、信息）之一。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。41现在学习的是第41页，共70页1.3.1 世界能源的结构与能源危机1.1.能源的分类能源的分类激光激光太阳能、地热、风能、太阳能、地热、风能、海洋

37、能海洋能非燃料能源非燃料能源人工沼气、氢能人工沼气、氢能核能核能燃料能源燃料能源新能源新能源电力、蒸汽、热水电力、蒸汽、热水水能水能非燃料能源非燃料能源煤气、焦碳、成品燃煤气、焦碳、成品燃油、液化气、酒精油、液化气、酒精煤炭、石油、天然气、煤炭、石油、天然气、生物质能生物质能燃料能源燃料能源常规常规能源能源二次能源二次能源一次能源一次能源利用利用状况状况使用使用 性质性质形成条件形成条件表表1.2 能源的分类能源的分类42现在学习的是第42页，共70页2 2 世界能源的结构和消耗世界能源的结构和消耗195019601970198019902010102030405060能源结构比例能源结构比例

38、(%)年代年代图1.7 世界消耗的一次能源结构煤炭石油天然气水电及其它43现在学习的是第43页，共70页3 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能源结构比例能源结构比例(占世界占世界%)国家国家煤炭石油天然气核能水电25.410.47.26.04.12.9图1.8 世界六国消耗的一次能源比例及总比例（占世界）趋势（比例）：石油和天然气下降；煤炭上升；核电上升。44现在学习的是第44页，共70页4 4 能源危机能源危机本质：能量总量不变，质量衰退了，有序能下降本质：能量总量不变，质量衰退了，有序能下降思考思考：核能

39、属于常规能源吗？核能属于常规能源吗？45现在学习的是第45页，共70页1.3.2 1.3.2 煤炭与洁煤技术煤炭与洁煤技术思考思考：我国能源结构的特点是什么？我国能源结构的特点是什么？我国的能源结构中，煤炭占据重要地位：占总能量的我国的能源结构中，煤炭占据重要地位：占总能量的70%以上。此外，我国也是世界上煤炭储量最大的国家，因此，以上。此外，我国也是世界上煤炭储量最大的国家，因此，如何高效、科学、清洁地利用煤炭资源是我国能源科学和如何高效、科学、清洁地利用煤炭资源是我国能源科学和研究中的重要课题。研究中的重要课题。我国煤炭的一个特点是煤炭中含硫量较高，煤炭中的硫在燃我国煤炭的一个特点是煤炭中

40、含硫量较高，煤炭中的硫在燃烧时生成二氧化硫。大气中的二氧化硫是造成酸雨的主要原烧时生成二氧化硫。大气中的二氧化硫是造成酸雨的主要原因。因。46现在学习的是第46页，共70页1 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。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

41、炭的分类：煤炭的分类：47现在学习的是第47页，共70页2 2 洁净煤技术洁净煤技术70%30%煤粉水水煤浆少量添加剂洁净煤技术于洁净煤技术于19861986年由美国率先提出，现已成为解决年由美国率先提出，现已成为解决环境和能源问题的主导技术之一环境和能源问题的主导技术之一煤煤合成气汽化剂（)OOH22甲醇甲醇合成汽油合成汽油液体燃料液体燃料新型液态燃料新型液态燃料2H24COH CHO 汽化剂炼焦甲烷化焦炭水煤气合成天然气气体燃料（）（）48现在学习的是第48页，共70页1.3.3 1.3.3 石油和天然气石油和天然气 石油石油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

42、、含硫的有机物。思考思考：世界原油储量最大的地区在哪儿？我国的原油产地在哪儿？世界原油储量最大的地区在哪儿？我国的原油产地在哪儿？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（黑龙江省的大庆油田、新疆的克拉玛依油田和山东省的胜利山东（黑龙江省的大庆油田、新疆的克拉玛依油田和山东省的胜利油田是中国三大油田）。油田是中国三大油田）。49现在学习的是第49页，共70页1 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、汽油、煤油、柴油、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。

43、润滑油和沥青等产品。思考思考：以上产品中最重要的是什么？以上产品中最重要的是什么？汽油汽油。95%的汽油用于驱动汽车。衡量汽油质量的一个重要指标是辛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烷值。直馏汽油的辛烷值约为5572之间，在汽油中加入少量之间，在汽油中加入少量四乙基铅可以将辛烷值提高到四乙基铅可以将辛烷值提高到7988，为了防止铅在汽缸中沉，为了防止铅在汽缸中沉积，加入少量二溴乙烷，使生成挥发性的溴化铅，与尾气一同积，加入少量二溴乙烷，使生成挥发性的溴化铅，与尾气一同排入大气。排入大气。思考思考：汽车尾气污染物是什么？如何解决？汽车尾气污染物是什么？如

44、何解决？主要污染物：主要污染物：NO、CO、HC和含铅化物等。和含铅化物等。解决方法：采用无铅汽油，对汽车尾气进行催化净化。解决方法：采用无铅汽油，对汽车尾气进行催化净化。50现在学习的是第50页，共70页2 天然气天然气是低级烷烃的混合物，主要成分是甲烷，常与石油天然气是低级烷烃的混合物，主要成分是甲烷，常与石油伴生。其热值约为伴生。其热值约为55.6MJ kg-1。天然气的优点：天然气的优点：可直接应用可直接应用 易于管道输送易于管道输送 污染少污染少思考思考：西气东送具有哪些重要意义？西气东送具有哪些重要意义？51现在学习的是第51页，共70页3 沼气和生物质能植物残体在隔绝空气的情况下

45、发生自然分解时产生的气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。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的甲烷，其余为二氧化碳和少量的CO、H2、H2S等。等。思考：思考：可用哪些原料制备沼气？如果你来自农村，你家使用可用哪些原料制备沼气？如果你来自农村，你家使用过沼气吗？过沼气吗？农村一般用人畜粪便、杂草等制取沼气。农村一般用人畜粪便、杂草等制取沼气。生物质能的现代利用是将植物枝杆等在汽化炉中加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。压汽化制成可燃气体。都是。沼气也属于生物质能。柴火是生物质能的直接利用。都是。沼气也属于生物质

46、能。柴火是生物质能的直接利用。思考：思考：沼气和柴火是生物质能吗？沼气和柴火是生物质能吗？52现在学习的是第52页，共70页4 可燃冰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形成的透明结晶，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，故称外形似冰，用火柴一点就着，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

47、倍。倍。分布：深水大陆架和陆地永久冻土带。我国东海、南海有分布：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。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。53现在学习的是第53页，共70页1.3.4 1.3.4 煤气和液化气煤气和液化气煤气煤气煤的合成气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。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。液化气液化气煤气的组成煤气的组成H2：50%；CO：15%；CH4：15%，热值约16MJ M-3思考思考：与煤气相比

48、，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（各国竞争发展）燃料电池（各国竞争发展）54现在学习的是第54页，共70页1.4 1.4 清洁能源与可持续发展清洁能源与可持续发展思考思考1 1：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)？思考思考2 2：你认为伊拉克战争的深层次原因是什么？你认为伊拉克战争的深层次原因是什么？1.矿物能源（煤炭和石油）是有限的，来自宇宙的能源（如矿物能源（煤炭和石油）是有限

49、的，来自宇宙的能源（如太阳能）和核能是无限的。太阳能）和核能是无限的。2.开放性的结论开放性的结论1992年，联合国环境于发展大会上提出了社会、经济、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。能源作为最紧缺人口、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起着关键的作用。的资源对人类社会的可持续发展起着关键的作用。55现在学习的是第55页，共70页1.4.1 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。必须合理开发及进一步开我国能源结构不合理，优质能源比重太小。必须合理开发及进一步开发新能源，才能实现可持续发展发新能源，才

50、能实现可持续发展。图图1.9 治理前的热电厂治理前的热电厂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。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。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。56现在学习的是第56页，共70页1.4.2 1.4.2 氢能氢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，不污染环境思考思考：用氢作能源