高中化学 《化学反应的快慢和限度-化学反应中的能量变化》文字素材6 鲁科版必修2

化学反应中的能量变化备课资料 一、一次能源和二次能源能源的品种繁多，来源也很广泛。能源工作者常把能源分类为一次能源、二次能源。分类方法如下所示。 一次能源 指在自然界现成存在，可以直接取得且不必改变其基本形态的能源，如煤炭、天然气、地热、水能等。 二次能源 由一次能源经过加工或转换成另一种形态的能源产品如电力、焦炭、汽油、柴油、煤气等属于二次能源。 与能源相关的概念还有：常规能源、新能源等。 常规能源 也叫传统能源，就是指已经大规模生产和广泛利用的能源。如煤炭、石油、天然气、核能等都属一次性非再生的常规能源。而水电则属于再生能源。如葛洲坝水电站和未来的三峡水电站,只要长江水不干涸，发电也就不会停止。煤和石油、天然气则不然它们在地壳中是经千百万年形成的(按现在的采用速率，石油可用几十年，煤炭可用几百年),这些能源短期内不可能再生因而人们对此有危机感是很自然的。 新能源 指以新技术为基础系统开发利用的能源。其中最引人往日的是太阳能的利用。据估计太阳辐射到地球表面的能量是目前全世界能量消费的l，3万倍。如何把这些能量收集起来为我们所用，是科学家们十分关心的问题。植物的光合作用是自然界“利用”太阳能极为成功的范例。它不仅为大地带来了郁郁葱葱的森林和养育万物的粮菜瓜果，地球蕴藏的煤、石油、天然气的起源也与此有关：，寻找有效的光合作用的模拟体系、利用太阳能使水分解为氢气和氧气及直接将太阳能转变为电能等都是当今科学技术的重要课题，一直受到各国政府和工业界的支持与鼓励。 二、明日能源 能源是当代文明的三大支柱(材料、能源、信息)之一。能源的家族非常大,目前被广泛利用的能源有煤、石油、天然气、水能和核电,它们称为能源工业的五大支柱；应用不久的原子核能以及今后很有发展前途的太阳能、氢能、地热能称为新能源。 有人推算过。再过一百年左右，地球上的煤、石油、天然气等能源差不多就用完了。怎样开发和利用新的能源?化学家们认为一旦人工模拟光合作用获得成功，人们就可以利用太阳能在工厂里制造粮食、纤维和木材等等。关键问题是把太阳能转化成化学能。美国化学家卡尔文估计,在十年以内将出现可以模拟绿色植物光合作用的人造薄膜，它会成为一种重要能源。 利用太阳能和水制取氢气的技术一旦突破，氢气将作为一种比核聚变更优越的能源、这样多年来人们梦寐以求的水中取火的幻想将成为现实。用太阳光分解水必须找到一种性能优良、价格便宜、效率高的催化剂。最近化学家们找到了一种钌的化合物及二氧化钛等催化剂，这种化合物在阳光照射下具有分解水的催化作用使水分解成氢气。生物学家们已发现海水中的某些微生物，如小球藻、固氮藻等在光照下也能将水分解产生氢气，另外模拟光合作用并使之停留在分解水的阶段也产生氢气。 氢气作为新型能源具有资源丰富、放热量高、无污染等优点，可广泛地用来制造低公害的氢汽车。氢气是一种非常危险的气体，弄不好要发生爆炸。怎样把氢气安全地装在汽车里呢?化学家们经过反复地研究、试验。发现铁和钛的合金能吸附大量的氢气，在使用的时候再慢慢地把氢气释放出来。如果把纯氢气在-268.8时加以1003个大气压，分子中氧原子间的结合作用被破坏，电子变成共有的自由电子，就形成了晶体叫做金属氢，压力降低后仍会保持这种状态。金属氢不仅是一种重要的超导材料。而且是一种超高强度的材料。科学家们预言，用金属氢输电可取消大型变电站，而输电效率在99.7%以上，相当于全世界发电量增加14。金属氢储藏的能量比普通炸药大30倍至40倍。金属氢聚变时释放的能量要比铀核裂变大好几倍。这将会产生比氢弹威力更大的武器。 总之，化学在解决明天能源的问题上担负着重要使命。 三、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占世界总产量的40%)，能源的消费达2.71013 MJ，但人均水平却很低。 煤炭 我国煤炭资源的总储量为14380亿吨，已探明的可开采储量为7310亿吨。1991年的年产量为10.9亿吨，居世界首位且每年在按4000万吨左右的速度递增。但全国煤炭资源的分布很不平衡就总储量计。华北占71.13%，西北占9O5%,华东占8.15%,东北占3.68%,中南占2.33%，其中山西省约占全国的13。我国规划到二十世纪末，年生产量为l 2亿吨左右,按此水平,我国的煤炭至少还可以开采260年。 石油和天然气 1991年我国石油产量达1.39亿吨。天然气产量为150亿立方米。估计我国石油资源储量为300亿6(10亿吨(也有认为我国远景石油资源为787亿吨国外估计值300亿1000亿吨),而现在已探明的石油储鲢仅有几十亿吨。天然气资源量预测为3.3105亿立方米,探明的储量占3%左右。因此石油和天然气的开发潜力还很大。石油的年产量目前为1.4亿1.5亿吨，每年尚在按2的速度递增。1990年的原油产量居世界第5位。 生物燃料能 我陶的森林面积约1.21012 m2林木蓄积量为95亿立方米，每年可供柴薪216亿千克左右。农村中最丰要的生物燃料是桔秆，估计为4.58亿吨，此外还有柴薪2800万吨、畜粪900万吨。至1990年，全固有沼气池338.1万个,年供沼气约10亿立方米。 水能 我国地表水年径流量达26200亿立方米居世界第四位,按人口计，我国人均占有水资源约2700 m3，居世界第127位。水能的开发和利用。目前仅占可利用水能的7%，水电装机容量仅为1700万千瓦，开发的程度还是很低的。 四、能源的未来太阳能 能源，是人类社会赖以生存和发展的基础，对它的科学开发和合理利用，是人类文明与进步的重要标志之一。利用能源。又不污染环境是人类在社会发展长河中，不断追求的目标，大规模开发利用太阳能，则是实现这一目标的重要一环。 太阳能，因为它是一种辐射能，不带任何化学物质是最洁净、最可靠的巨大能源宝库。经测算表明，太阳能释放出相当于10万亿千瓦的能量，而辐射到地球表面的能量，虽然只有它的22亿分之一，但也相当于全世界目前发电总量的8万倍。 当今世界能源结构正在发生新的变革。专家们认为，用太阳能代替所有潜在的矿物资源，是21世纪发展的方向，其发展速度，很可能像计算机产业一样，将得到迅猛发展。目前，被国际上称之为阳光产业的太阳能的开发和利用已快步进入商业化成长期，并取得了一系列成果。但与太阳光的能量相比只是利用了它的九牛一毛，离人类大规模开发太阳能资源还相距甚远。要大规模开发利用太阳能。必须在地球以外作文章，于是，科学家把目光投向了太空。即在离地球三万公里以外的太空中建立太阳能电站的构思。 为什么不在地球上建站，而非要到遥远的太空呢?这是因为，阳光在到达地球时，由于受大气层的吸收和散射，使能量损失多半，再加上黑夜、阴、雨、云雾等气候条件的限制，在地球上建站，很难成为人类的主体能源。因此，要充分利用太阳能资源，太空电站是最佳选择。 建太空电站有两个方案，一是建立太空卫星，在卫星上利用太阳能发电，另一种是将月球作为基地，在月球上建立太阳能电站。不管是卫星电站。还是月球电站，其技术是相同的，它们必须具备三个基本条件，即太阳能发电装置、空间微波转模和发射装置、地面接收和转换传输装置。整个过程经历了太阳能电能微波电能的能量转换过程。 在太空建立太阳能电站，其特点是发电量大。每个发电装置的发电能力都远远超过了现在地面电站的能力。但要做到这一点，必须在光伏电池技术取得很大进步的同时，还必须扩大太阳能电池帆板的面积按初步估计，电池帆板的面积可能要达到数十平方公里。这么一个庞然大物要把它送上太空，也不是一件容易的事只有具有大功率、可重复使用的运载工具航天飞机才能做到。 同时，还要把这种超大型的太阳能装置的电池帆板，分模块地进行发射。为减少阻力，电池帆板的设计像折扇那样，是活动的，发射时，帆板叠起收拢放进航天飞机的舱内，当进入预定位置后，它自动展开，与主机进行组装。 太空电站工作时，安装在卫星电站上的集光器，随时跟踪太阳，把接收到的太阳能聚集于电池帆板内然后通过微波发生器，把电能转换成微波能。通过发射天线把微波送到地面接收站。太空卫星电站，是一个宏大的空间能源开发工程。这一工程的实施，必须伴着许多重大科学难题的攻克才能实现。 利用太阳能。代表着21世纪能源科学发展的方向，尽管空间太阳能电站的研究离人类实际应用还有一定距离，但空间太阳能电站这一伟大构想，标志着大规模开发太阳能资源的开始。综合能力训练 1从人类生存的环境考虑，未来的理想燃料应是 ( ) A煤 B氢气 C石油炼制品 D酒精 解析：绿色能源是指无污染或少污染的能源，如风能、水能、潮汐能等均属于绿色能源。 煤、石油、石油炼制品都是含碳元素的化合物或混合物，煤、石油中还含有少量硫，不完全燃烧产生的CO及SO2,将造成大气污染。而氢气热值高、无污染、来源广泛，酒精可从植物秸秆、果实中提取，有“绿色能源”之称也无污染二者均为未来理想的燃料。答案：BD2下列情况可能引起大气污染的是 ( )煤的燃烧 工业废气的任意排放 燃放鞭炮飞机、汽车尾气的排放A只有 B只有 C只有 D.解析：大气污染物主要有：SO2、粉尘、煤烟、氮的氧化物、碳的氧化物、碳氢化合物等，放出的气体必会造成大气污染。燃放鞭炮不仅会造成大气污染还会造成噪声污染。答案：D3.下列变化属于吸热反应的是 ( ) 液态水汽化 将胆矾加热变成白色粉末 浓H2S04稀释 KCIO3分解制O2生石灰与水生成熟石灰A B C D答案：D4已知反应X+Y=M+N为放热反应下列说法正确的是 ( )AX的能量一定高于MBY的能量一定高于NCX和Y的总能量一定高于M和N的总能量。D因为该反应为放热反应，故不必加热反应就可发生答案：C5.根据以