使用教材：许力等编著， 《 工程化学 》 ，兰州大学出版社 授课对象：非化学类各专业学生 主讲教师：董文魁、许力、李静萍等

1. 工程化学——第六章 化学与能源 使用教材：许力等编著，《工程化学》，兰州大学出版社 授课对象：非化学类各专业学生 主讲教师：董文魁、许力、李静萍等

2. 学习目的和要求:了解能源

3. 本章节重点、难点 各种能源分类

4. 学时分配 共（1学时）。

5. §6 化学与能源 能源是指能提供能量的源泉或资源。人类的文明始于火的使用，燃烧现象是人类最早的化学实践之一，燃烧把化学与能源紧密地联系在一起。人类巧妙地利用化学变化过程中所伴随的能量变化，创造了五光十色的物质文明。 现代社会的生产和生活离不开能源。能源既是工农业生产中必需的物质基础，也是人类赖以生存的物质条件之一。随着社会的发展，能源供需之间将会出现越来越尖锐的矛盾。因此，如何节约能源，研究和发展利用新能源，就引起了世界范围内极大的关注。 §6.1能源概述

6. 能源的分类

7. 能源消费结构及其变化情况：

8. §6.2煤、石油和天然气 煤、石油和天然气是当今人类利用得最为普遍，最为广泛的能源，因而也是与我们目前生活、生产关系最为密切，影响最大的能源。 1. 煤 煤、石油和天然气都是由植物和低等生物残骸在地下经长期的堆积、埋藏，在高温、高压、缺氧的条件下，经过复杂的物理化学变化而形成的。它们以矿藏的形式存在于地壳中，通常称为矿物燃料或化石燃料。 在这些矿物燃料中，煤的贮量丰富，其开采始于13世纪，18世纪中叶随着蒸汽机的发明和推广应用，煤逐渐成为世界的主要能源。据估测，世界上煤的总贮量约为136093亿吨，已探明贮量为10391亿吨。

9. 煤是发热量很高的一种固体燃料，它的主要成分是碳，还有一定量的氢和少量的氯、氮、硫和磷等。煤是发热量很高的一种固体燃料，它的主要成分是碳，还有一定量的氢和少量的氯、氮、硫和磷等。 煤是由有机物和无机物组成的一种混合物，以有机物为主。无机物有Ca、Al、Mg、Fe的硫酸盐、碳酸盐；Al、Cu、Mg、Na、K的硅酸盐、硫化物、氧化物等，燃烧后则构成煤的灰分。碳是煤中主要的可燃成分元素，煤的炭化程度愈高，其含碳量也越多，其发热值也愈高，发热值是评价煤炭优劣的重要指标。通常把1kg煤完全燃烧后放出的总热量，称为煤的发热值。无烟煤的发热值约为3.0×104。 地球上石油和天然气的贮量有限，按目前的开采速率几十年之后即将枯竭，而煤的贮量还可供几百年使用，因而煤在今后仍将是重要的能源。但是，煤作为一次能源有其固有的缺点，主要是其发热值比石油、天然气低得多，利用效率低；通常的采煤方法，开采率仅为60%左右，更降低了煤的有效利用价值；煤的运输也远比石油、天然气困难。

10. 2. 煤的清洁利用 洁净煤技术已经列入“中国21世纪议程”，主要研究从煤的开采到利用的所有技术领域的清洁生产与污染控制。应用方面研究主要包括: ●制备水煤气 H2O(g)+C(S)=CO(g)+H2(g) △rHmθ＝131.3kJ.mol-1 ●合成天然气 CO(g)+H2(g)＝CH4(g)+H2O(g) △rHmθ=-250.1kJ.mol-1 ●煤转变为液态燃料 ●制作成水煤浆燃料

11. 3. 石油和天然气 石油是一种优良的液体燃料（发热值约在4.8×104），也是重要的化工原料。我国有较丰富的石油和天然气资源，是世界第六大产油国。 石油是含多种碳氢化合物的混合物，包括烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃。利用各组分沸点的不同，可通过分馏、精馏将不同的组分分组分离提纯。其中的低沸点成分，即为含碳原子数很少的烃类，如乙烯、丙烯、丁烯、低碳烷等都是极有价值的基本化工原料，可用于制造合成纤维、合成橡胶及塑料、树脂等许多方面。因此若把石油直接作为燃料烧掉是十分可惜的。通常是通过炼蜡、沥青等供不同的应用。但是天然石油中含有的低碳成分并不多，远不能满足实际需要，因此人们研究开发石油的催化裂化技术，即在适当催化剂的作用下，使石油中含较多碳原子的长链分子发生碳-碳键的断裂，裂解为含碳原子数较少的短链分子，使其成为适合化学工业需要的基本原料。

12. 对石油的深加工，不仅使石油的利用价值提高了成千上万倍，而且也大大提高了石油作为能源的有效利用率。经过催化裂解，可使原油中轻质油产率高达80%以上，降低汽油燃烧时的爆震程度。加氢催化裂解还可使高凝固点的汽油转化为低凝固点的航空汽油。对石油的深加工，不仅使石油的利用价值提高了成千上万倍，而且也大大提高了石油作为能源的有效利用率。经过催化裂解，可使原油中轻质油产率高达80%以上，降低汽油燃烧时的爆震程度。加氢催化裂解还可使高凝固点的汽油转化为低凝固点的航空汽油。 天然气是一种优质气体燃料和重要的化工原料。天然气的主要成分是甲烷，还有少量的乙烷和其他碳氢化合物。常温加压下可以转化为液体，得到液化天然气。 天然气是清洁的燃料，燃烧产物CO2和H2O都是无毒物质，并且发热值也很高，管道输送也很方便。我国最早开发使用天然气的是四川盆地。近年来，北京、天津的居民正在逐渐使用管道天然气，这种方式颇受欢迎。

13. §6.3 核能 一、原子核的组成和结合能 二、核裂变 三、核聚变

14. §6.3新能源 1. 能源开发与可持续发展 2. 氢能 是一种理想的最有前途的二次能源，特点是热值高（为煤的6倍左右）；原料是水，资源用之不尽；无污染。 △rHm＝-286kJ.mol-1 最理想的制取氢气的方法是用太阳能分解水，核心是寻找适合紫外光分解水的催化剂，21世纪可能会有重大突破。 目前用过渡金属化合物储氢，寻找更有效的储氢方法是氢能成功利用的重要课题。

15. 3.太阳能 太阳能是指太阳辐射能，是地球上最根本、最丰富的能源。煤、石油中的化学能是由太阳能转化而成的，风能、生物能、海洋能等其实也都来自太阳能。太阳每年辐射到地球表面的能量为5×1021kJ，相当于目前全世界能源消耗的1.3万倍。我国960万平方公里土地上获得的太阳能，相当于12000亿吨标准煤燃烧时发出的总能量。可见，太阳能是非常巨大的。 太阳能利用的难题是能量密度较低，太阳能的收集与转换是关键课题。

16. 目前利用方式有三种： 光转变为热能（通过集热器进行光热转换）；光转变为电能（通过太阳能电池进行光电转换）；光转变为化学能（光解制氢与氧）。 此外，核能、地热能、生物能、潮汐能、风能等也是目前清洁的新能源开发研究领域。 4. 新能源开发的重点与热点 氢能、太阳能、核能、生物质能是目前重点开发的新能源。 太阳能光解制氢及高性能储氢合金的研究是目前的焦点与热点。

17. 谢谢！