高中化学《化学反应速率和限度》文字素材4 新人教版必修2.doc

第三节化学反应的速率和限度备课资料氢：完美替代化石能源现有能源体系从终端利用的角度，可分为固定式和移动式。固定式能源需求部门包括工业、农业、商业和住宅，能源的需求形式为热能和动力。对于高需求密度区，可由化石能源发电，并输送到需求区转变为动力，由载热介质供应热能。但是对于低需求密度区和移动式机械的能量供应，电力的应用受到限制，因为电力为不可储存的能量，而且在长途输送过程中沿程损耗巨大。在这样的场合，液体和气体化石燃料通过燃气轮机、活塞式发动机等转化设备，将化学能直接转化为动力和热能。用于固定式发电的燃料主要是煤，用于分布式及移动机械的燃料主要为天然气和石油。这三种化石能源并重而互补。出于规模效应，大型电站有经济能力对尾气进行净化，消除大部分气体污染物排放，产生出清洁的电力和热能。汽车工业中，石油产品燃烧造成的污染则不易消除，导致大城市空气质量恶化。再加上能源供应安全等因素，人们首先想到能否有一种清洁的流体燃料来代替石油产品，驱动运输设备，这种燃料就是氢。燃料电池的发展对氢能的前景起到了巨大推动作用。燃料电池避免了传统的热机循环限制，直接将氢的化学能转化为动力，其效率可为传统内燃机的2～3倍。目前燃料电池技术正得到飞速发展。放热反应化学反应总伴随能量的变化，通常表现为热量的变化。有热量放出的化学反应叫做放热反应，放热反应往往可表现为反应体系温度的升高。例如燃料的燃烧、食物的腐败等。放热反应的发生，有时需加热，很多燃料需点燃方能燃烧。一旦发生反应，放出的热量足以维持反应必要的温度而有余，就不需外界持续提供能量了。反应物的总能量大于生成物的总能量。吸热反应吸收热量的化学反应叫做吸热反应。吸热反应则常表现为反应体系温度的降低，或者，必须持续供给必要的热量反应才能持续进行。例如，氯酸钾的分解反应是吸热反应，在MnO2催化的条件下要不断加热，反应才能完成。反应物的总能量低于生成物的总能量。矿物燃料也称为化石燃料。到目前为止，世界各国所用的燃料，几乎都是化石燃料，即石油、天然气和煤。但在自然界经历几百万年才逐渐形成了化石燃料，看来在几百年内将全部被人类耗尽。根据观察、研究表明，在今天的地下已不再形成煤和石油。（1）石油也称原油，是人们从地下开采出来颜色由黄色到黑色的可燃性粘稠液体，常与天然气共存，是很复杂的混合物。石油的性质因产地不同而不同，密度、粘度、凝固点的差别也很大，以凝固点而言，有的高达30℃，有的低至-66℃。热值43.7～46.2MJ/kg。石油中各组分的沸点差别很大，从常温到500℃以上。石油的主要元素是碳和氢，分别占83～87％和11～14％。此外，还含有少量的硫（0.06～8％）、氮（0.02～1.7％）、氧（0.08～1.8％）以及微量金属元素（镍、钒、铁、铜等）。我国大庆和任丘的石油以烷烃为主，新疆、辽河和胜利的石油是烷烃，环烷烃混合石油，台湾的石油则以芳香烃为主。（2）天然气从广义上讲，指的是埋藏在地层中自然形成的气体的总称。但通常所指的天然气只指贮藏于地层较深部的可燃性气体（即气态的化石燃料）和与石油共存的气体（常称为油田伴生气）。天然气的主要成分是甲烷，此外根据不同的地质形成条件，还含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。有的气田中还含有氦气。甲烷含量高的天然气称为干气，含有2个或2个以上碳原子的烷烃较高的天然气称为湿气。我国四川自贡产天然气。（3）煤也叫煤炭，埋藏在地下的固态可燃性矿物。煤是一种混合物，没有单一的分子结构，虽然很多科学家经长期研究已介绍有关煤结构的普通形式，如质分子相对量从300～1000，结构是多碳环，一些环相互键合（稠合的），其他环键合成长链，等等。比较常见的有怀泽的烟煤结构模型，但都还没有能揭示出煤的实质结构。煤中有机物元素主要是碳，其次是氢，还有氧、氮和硫等元素。煤可以分为无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤，它们的性质如下：无烟煤烟煤次烟煤褐煤热值高高中等低含硫量低高低低氢/碳（物质的量比）0.50.60.91.0（4）油页岩又称油母页岩，一种高矿物质的腐泥煤，为低热值的固态化合燃料。颜色由浅灰色到深褐色，可提取石油（产油率低于6％的属贫矿，高于10％的属富矿），也可直接作燃料。油页岩主要包括油母、水分和矿物质。油母含量约10～15％（干基），是复杂的高分子化合物，富含脂肪烃结构，较少芳香烃结构，氢碳物质的量比为1.25～1.75，水分4～25％，矿物质主要有石英、高岭土、粘土、云母、碳酸盐岩以及硫铁矿等。我国的能源概况我国的能源资源十分丰富，世界各国具有的能源资源，我国几乎都有，而且数量也相当可观。我国已成为世界上占第三位的能源生产国。根据1988年的统计资料表明，我国能源产量占世界产量的8％（第一位的美国和第二位的前苏联的能源产量之和约