普通化學(xué)浙大六版緒論

普通化學(xué)〔第六版〕

浙江大學(xué)

授課教師：張黎課時(shí)：46學(xué)時(shí)其中：教學(xué)38學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)緒論化學(xué)是研究和創(chuàng)造物質(zhì)的科學(xué)，同工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)防現(xiàn)代化，同人民生活和人類社會(huì)等都有非常密切的關(guān)系?；瘜W(xué)已成為高科技開展的強(qiáng)大支柱，已滲入社會(huì)、技術(shù)和科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)學(xué)物理……化學(xué)是自然科學(xué)根底課屬于自然科學(xué)根底課，是培養(yǎng)大學(xué)生的根本素質(zhì)課程。化學(xué)緒論定義：化學(xué)是在原子和分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)及其變化規(guī)律和變化過(guò)程中能量關(guān)系的科學(xué)

化學(xué)是研究從原子，分子片，分子，超分子，生物大分子，到分子的各種不同尺度和不同復(fù)雜程度的聚集態(tài)的合成和反響，別離和分析，結(jié)構(gòu)和形態(tài)，物理性能和生物活性及其規(guī)律和應(yīng)用的科學(xué)。徐光憲

化學(xué)的成就是社會(huì)文明的重要標(biāo)志！無(wú)機(jī)化學(xué)：是研究元素、單質(zhì)和無(wú)機(jī)化合物的來(lái)源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化和應(yīng)用的一門化學(xué)分支。有機(jī)化學(xué)：碳化合物的化學(xué)，是研究有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)、制備的學(xué)科。分析化學(xué)：研究物質(zhì)的組成、含量、結(jié)構(gòu)和形態(tài)等化學(xué)信息的分析方法及理論的一門學(xué)科。化學(xué)的分支學(xué)科物理化學(xué)：在物理和化學(xué)兩大學(xué)科根底上開展起來(lái)的。它以豐富的化學(xué)現(xiàn)象和體系為對(duì)象，大量采納物理學(xué)的理論成就與實(shí)驗(yàn)技術(shù)，探索、歸納和研究化學(xué)的根本規(guī)律和理論，構(gòu)成化學(xué)科學(xué)的理論根底。物理化學(xué)的水平在相當(dāng)大程度上反映了化學(xué)開展的深度。高分子化學(xué)：研究高分子化合物的合成、化學(xué)反響、物理化學(xué)、物理、加工成型、應(yīng)用等方面的一門新興的綜合性學(xué)科。假設(shè)干新分支：環(huán)境化學(xué)、核化學(xué)等等化學(xué)是一門既古老又年輕的科學(xué)!化學(xué)與其它學(xué)科的滲透與交叉

化學(xué)物理學(xué)

數(shù)學(xué)

地學(xué)材料科學(xué)生命科學(xué)工程科學(xué)

天文學(xué)計(jì)算與信息科學(xué)2.化學(xué)的地位和作用

化學(xué)仍是解決食物短缺問(wèn)題的主要學(xué)科之一化學(xué)繼續(xù)推動(dòng)材料科學(xué)開展化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存平安的有效保障化學(xué)在能源和資源的合理開發(fā)和高效平安利用中起關(guān)鍵作用

化學(xué)是生命科學(xué)的重要支柱緒論化學(xué)是社會(huì)需要的中心科學(xué)

化學(xué)住行材料環(huán)境保護(hù)國(guó)防醫(yī)藥衛(wèi)生能源衣食資源利用冶金農(nóng)業(yè)建材汽車化學(xué)在生活中的應(yīng)用-環(huán)境化學(xué)印染工廠廢水處理工廠煙囪廢氣處理緒論化學(xué)在生活中的應(yīng)用－藥物化學(xué)抗甲流藥物-達(dá)菲瑞士羅氏公司生產(chǎn)抗癌藥物－紫杉醇對(duì)晚期癌癥、肺癌等有十分顯著的療效抗骨質(zhì)疏松藥物－活性維生素D3緒論化學(xué)在生活中的應(yīng)用－石油化學(xué)、

膠體化學(xué)、高分子化學(xué)三次采油技術(shù)－聚合物驅(qū)、外表活性劑驅(qū)等一次采油10%二次采油-注水注氣等-25-40%三次采油緒論化學(xué)在生活中的應(yīng)用－能源有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池模塊－－有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、光化學(xué)多學(xué)科有機(jī)結(jié)合交叉緒論化學(xué)在生活中的應(yīng)用－工程塑料－高分子緒論化學(xué)勘探20世紀(jì)70～80年代開展了一些較完善的地球化學(xué)勘查程序。它們的根本思路是運(yùn)用高效率的地球化學(xué)勘查方法在廣闊面積內(nèi)進(jìn)行廣泛的偵察，舍棄大片沒有希望的地區(qū)，縮小找礦靶區(qū)，然后用效率較低，但能較精確的圈定礦化范圍的方法在已經(jīng)縮小的靶區(qū)范圍內(nèi)工作。這種做法可以用盡可能少的人力、物力和時(shí)間，找到有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床?；瘜W(xué)勘探是指通過(guò)系統(tǒng)測(cè)量天然物質(zhì)的地球化學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)各種類型的地球化學(xué)異常的一種調(diào)查方法。天然物質(zhì)可以是巖石、鐵帽、土壤、水、水系沉積物、冰積物、植物或氣體等。所測(cè)量的地球化學(xué)性質(zhì)主要是元素的含量。地球化學(xué)勘查的目的一直是通過(guò)地球化學(xué)異常的線索來(lái)找尋礦床，地球化學(xué)勘查的應(yīng)用正在逐步擴(kuò)大，它不僅可用于找礦，還可為解決環(huán)境污染、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、地方病以及各種地質(zhì)問(wèn)題提供有價(jià)值的資料。勘查地球化學(xué)的概念一、地球化學(xué)：研究地球物質(zhì)成分的學(xué)科，從地球的化學(xué)成分出發(fā)去認(rèn)識(shí)地球，解釋地球形成及開展演化中的各種問(wèn)題。與地球物理學(xué)相對(duì)應(yīng)。二、應(yīng)用地球化學(xué)：運(yùn)用地球化學(xué)根本理論和方法技術(shù)，解決人類生存的自然資源和環(huán)境質(zhì)量的實(shí)際問(wèn)題的學(xué)科。是地球化學(xué)的一個(gè)分支。主要研究：1.地質(zhì)作用中化學(xué)元素遷移，演化，富集的規(guī)律。2.合理的開發(fā)，利用礦產(chǎn)資源。3.巖石圈中元素的分布對(duì)土壤、農(nóng)作物、人類健康的影響。4.人類的生活、生產(chǎn)、消費(fèi)等活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境及其本身的影響。三、勘查地球化學(xué)：應(yīng)用地球化學(xué)的一個(gè)分支，研究地質(zhì)作用中化學(xué)元素遷移，演化，富集成礦的規(guī)律，其根本過(guò)程為采樣――化驗(yàn)――數(shù)據(jù)分析――異常――驗(yàn)證。

四、地球化學(xué)→應(yīng)用地球化學(xué)→勘查地球化學(xué)?？辈榈厍蚧瘜W(xué)的形成過(guò)程：一、礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)的產(chǎn)生和開展.1.古代時(shí)期：古希臘和羅馬時(shí)期：利用溪流沉積物淘洗黃金——“金羊毛〞。中國(guó)：2000多年前，?管子·地?cái)?shù)篇?有“山上有赭者，其下有鐵，上有鉛者，其下有銀，上有丹砂者，其下有鐵金者，上有磁石者，其下有銅金，此山之見榮者也〞。世紀(jì)30～50年代，地球化學(xué)找礦開始和形成，開展階段。①．開始于找礦：分析銅，錫元素，提出分散暈,從土壤，植物，水中進(jìn)行元素〔鎳〕的研究。②．開展階段:主要在十月革命后的蘇聯(lián)：?地球化學(xué)和礦物學(xué)找礦?1955年，蘇地礦部：所有找礦工作中心必須作金屬兩測(cè)量。西方國(guó)家在二次大戰(zhàn)后，加拿大，美國(guó)，英國(guó)，法國(guó)開展研究。3.我國(guó)的情況：

1950年．東北地質(zhì)局開辦化探短訓(xùn)班。

1952年．地礦部成立后在地礦司內(nèi)成立地球化學(xué)探礦室。

1956年．開展1∶2000000土壤測(cè)量。

1956年．冶金部地球物理總隊(duì)成立了化探組。

1957年．地質(zhì)部成立物探研究所，化探組。

1960年．北京地質(zhì)學(xué)院設(shè)立地球化學(xué)專業(yè)。

1997年．已完成化探掃面：575×10KM,發(fā)現(xiàn)異常5萬(wàn)多個(gè)，初步篩選萬(wàn)個(gè)，對(duì)3000個(gè)異常進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)工業(yè)礦床788個(gè)，其中大，中型312處，價(jià)值達(dá)萬(wàn)億元。應(yīng)用地球化學(xué)從礦產(chǎn)勘查到多方位應(yīng)用世紀(jì)80年代，工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)到達(dá)新的高度，伴隨而來(lái)環(huán)境惡化問(wèn)題也凸現(xiàn)出來(lái)。溫室效應(yīng)，酸雨，臭氧層破壞，物種減少。1952年12月倫敦?zé)熿F，四天內(nèi)死亡4000多人，日本的水侯病〔Hg〕、骨痛病〔cd中毒〕。2.上世紀(jì)20～50年代，60～80年代：研究土壤，農(nóng)業(yè)等地球化學(xué)環(huán)境。3.我國(guó)于90年代利用1:20萬(wàn)化探資料研究地方病，環(huán)保，農(nóng)業(yè)等方面進(jìn)行探索。4.在地?zé)嵴{(diào)查，地震預(yù)報(bào)，城市工程，考古〔秦始皇陵〕等方面也有成功的實(shí)例。5.應(yīng)用地球化學(xué)的研究方向:礦產(chǎn)資源勘查評(píng)價(jià)：1.固體礦產(chǎn)〔金屬，非金屬〕勘查。2.油氣勘查。3.地?zé)崽锟辈?。環(huán)境質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)：環(huán)境地球化學(xué)：調(diào)查，評(píng)價(jià)，保護(hù)，防治。國(guó)土資源調(diào)查：土壤地球化學(xué)、農(nóng)業(yè)化學(xué)、國(guó)土規(guī)劃、土壤改進(jìn)、農(nóng)業(yè)施肥。水資源勘查評(píng)價(jià)：1.淡水資源〔儲(chǔ)量，分布，質(zhì)量〕。2.礦泉水品質(zhì)，分布。其他應(yīng)用：地震監(jiān)測(cè)，城市工程，考古等。應(yīng)用地球化學(xué)地球物理學(xué)生物學(xué)水文學(xué)醫(yī)學(xué)地質(zhì)學(xué)地球化學(xué)礦產(chǎn)資源學(xué)自然地理農(nóng)業(yè)科學(xué)土壤學(xué)氣象學(xué)環(huán)境化學(xué)現(xiàn)代計(jì)算數(shù)學(xué)現(xiàn)代分析化學(xué)勘查地球化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系普通化學(xué)的教學(xué)目標(biāo)普通化學(xué)是一門現(xiàn)代化學(xué)導(dǎo)論課程。通過(guò)化學(xué)反響根本規(guī)律和物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的學(xué)習(xí)，能運(yùn)用化學(xué)的理論、觀點(diǎn)、方法審視公眾關(guān)注的環(huán)境污染、能源危機(jī)、新興材料、生命科學(xué)、健康與營(yíng)養(yǎng)等社會(huì)熱點(diǎn)話題，了解化學(xué)對(duì)人類社會(huì)的作用和奉獻(xiàn)。把化學(xué)的理論、方法與工程技術(shù)的觀點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，用化學(xué)的觀點(diǎn)分析、認(rèn)識(shí)工程技術(shù)中的化學(xué)問(wèn)題。普通化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容理論化學(xué)：包括化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)根底。根底知識(shí)和應(yīng)用化學(xué)：包括單質(zhì)和化合物的知識(shí)，化學(xué)與能源、環(huán)境、材料等。實(shí)驗(yàn)化學(xué)：主要是性質(zhì)或理論的驗(yàn)證，重要數(shù)據(jù)的測(cè)定，并訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)根本操作和儀器的使用等。教材內(nèi)容安排普通化學(xué)化學(xué)反應(yīng)基本原理及反應(yīng)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論及物質(zhì)性質(zhì)熱化學(xué)化學(xué)反應(yīng)基本原理水化學(xué)電化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)元素化學(xué)與無(wú)機(jī)材料高分子化合物與材料生命物質(zhì)與人體健康熱化學(xué)與能源第1章化學(xué)反響時(shí)，伴隨有能量的變化，其形式雖有多種但通常多以熱的形式放出或吸收。熱化學(xué)與能源本章學(xué)習(xí)要求：了解定容熱效應(yīng)(qv)的測(cè)量原理。熟悉qv的實(shí)驗(yàn)計(jì)算方法。了解狀態(tài)函數(shù)、反響進(jìn)度、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的概念和熱化學(xué)定律。理解等壓熱效應(yīng)與反響焓變的關(guān)系、等容熱效應(yīng)與熱力學(xué)能變的關(guān)系。掌握標(biāo)準(zhǔn)摩爾反響焓變的近似計(jì)算。了解能源的概況，燃料的熱值和可持續(xù)開展戰(zhàn)略。目錄1.1熱化學(xué)1.2反響熱與焓1.3能源的合理利用選讀材料核能本章小結(jié)1.1化學(xué)熱力學(xué)根本概念系統(tǒng)：作為研究對(duì)象的那一局部物質(zhì)和空間。環(huán)境：系統(tǒng)之外，與系統(tǒng)密切聯(lián)系的其它物質(zhì)和空間。1.1.1幾個(gè)根本概念1.系統(tǒng)與環(huán)境這種規(guī)定是人為的，是為了研究的方便系統(tǒng)與環(huán)境之間有時(shí)有明顯的界面，如包括細(xì)胞壁在內(nèi)的細(xì)胞是一個(gè)系統(tǒng)，它用細(xì)胞壁與環(huán)境隔開；有的那么沒有明顯的界面，如研究的對(duì)象是一塊雨云，它與環(huán)境的界限就很模糊；如燒杯里裝著水溶液，水溶液里發(fā)生一個(gè)放熱反響，可以只劃定水溶液為系統(tǒng)，也可以把水溶液上方的氣體也包括在內(nèi)，甚至把燒杯壁也算作系統(tǒng)的一局部，這要根據(jù)研究需要而定。敞開系統(tǒng)

有物質(zhì)和能量交換封閉系統(tǒng)

只有能量交換1.1.1幾個(gè)根本概念1.系統(tǒng)與環(huán)境圖1.1系統(tǒng)的分類隔離系統(tǒng)

無(wú)物質(zhì)和能量交換系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)敞開系統(tǒng)封閉系統(tǒng)隔離系統(tǒng)2.相系統(tǒng)中任何物理和化學(xué)性質(zhì)完全相同的、均勻局部稱為相。根據(jù)相的概念，系統(tǒng)可分為：?jiǎn)蜗唷簿鶆颉诚到y(tǒng)多相〔不均勻〕系統(tǒng)相與相之間有明確的界面。思考：，273.15K(0°C)下，H2O(l),H2O(g)和H2O(s)同時(shí)共存時(shí)系統(tǒng)中的相數(shù)為多少。答：在此條件下，存在3相〔氣、液、固各一相〕所謂均勻是指其分散度到達(dá)分子或離子大小的數(shù)量級(jí)。相與相之間有明確的界面，超過(guò)此相界面，一定有某些宏觀性質(zhì)(如密度、折射率、組成等)要發(fā)發(fā)生突變。1.系統(tǒng)中假設(shè)只有一種液體，無(wú)論這種液體是純物質(zhì)還是〔真〕溶液，總是一個(gè)相；2.假設(shè)系統(tǒng)里有兩種液體，如乙醚和水，中間以液—液界面隔開，為兩相系統(tǒng)；不相溶的油和水在一起是兩相系統(tǒng)，即使劇烈震蕩后油和水形成乳濁液，也是兩相；3.不同固體的混合物，是多相系統(tǒng)。注意固溶體可視為一相。需要注意的是，相與態(tài)是兩個(gè)不同的概念，“態(tài)〞是指物質(zhì)宏觀的聚集狀態(tài)，物質(zhì)的態(tài)一般分為氣態(tài)、液態(tài)、和固態(tài)。對(duì)“相〞來(lái)說(shuō)，通常任何氣體均能無(wú)限混合，因此系統(tǒng)無(wú)論有多少種氣體都只為一個(gè)氣相，汽油和水雖同為液態(tài)，但不能互溶而分層，因此為兩相系統(tǒng)。3.狀態(tài)與狀態(tài)函數(shù)定義：狀態(tài)就是系統(tǒng)一切性質(zhì)的總和，是系統(tǒng)所有宏觀性質(zhì)的綜合表現(xiàn)。有平衡態(tài)和非平衡態(tài)之分。如系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)都處于定值，那么系統(tǒng)為平衡態(tài)。狀態(tài)變化時(shí)，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)也必然發(fā)生局部或全部變化。當(dāng)系統(tǒng)的溫度、壓力、體積、物態(tài)、物質(zhì)的量、相、各種能量等等一定時(shí)，就說(shuō)系統(tǒng)處于一個(gè)狀態(tài)?！矡o(wú)機(jī)化學(xué)，高教出版社，第四版〕狀態(tài)函數(shù)用于表示系統(tǒng)性質(zhì)的物理量稱狀態(tài)函數(shù)，如氣體的壓力p、體積V、溫度T等，是由物質(zhì)系統(tǒng)的狀態(tài)決定的物理量。物體或物質(zhì)系統(tǒng)由一個(gè)狀態(tài)〔始態(tài)〕變成另一個(gè)狀態(tài)〔終態(tài)〕，它的各種狀態(tài)函數(shù)〔設(shè)符號(hào)位X〕的變化量〔△X〕就一定是：△X=X終態(tài)-X始態(tài)廣度性質(zhì)和強(qiáng)度性質(zhì)狀態(tài)函數(shù)可分為兩類：廣度性質(zhì)：又稱為容量性質(zhì)，它的數(shù)值與體系的物質(zhì)的量成正比，如體積、質(zhì)量、焓、熵等。廣度性質(zhì)具有加和性。強(qiáng)度性質(zhì)：它的數(shù)值取決于體系自身的特點(diǎn)，與體系的數(shù)量無(wú)關(guān)，不具有加和性，如溫度、壓力(壓強(qiáng))、粘度、密度等。整個(gè)系統(tǒng)的強(qiáng)度性質(zhì)的數(shù)值與各個(gè)局部該強(qiáng)度性質(zhì)的數(shù)值相同。以理想氣體狀態(tài)方程為例,pV=nRT為例，p、T是強(qiáng)度性質(zhì)，而n、V是廣度性質(zhì)。p-Pa,V-m3,n-mol,T-K,R=8.314J·mol-1·K-1思考：力和面積是什么性質(zhì)的物理量？它們的商即壓強(qiáng)(熱力學(xué)中稱為壓力)是強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。由此可以得出什么結(jié)論？推論：摩爾體積(體積除以物質(zhì)的量)是什么性質(zhì)的物理量？答：力和面積都是廣度性質(zhì)的物理量。結(jié)論是兩個(gè)廣度性質(zhì)的物理量的商是一個(gè)強(qiáng)度性質(zhì)的物理量。強(qiáng)度性質(zhì)舉例p,V,T,np左=p右=pT左=T右=Tn左+n右=nV左+V右=V狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)：狀態(tài)確定，狀態(tài)函數(shù)有唯一確定值狀態(tài)函數(shù)的改變值只與過(guò)程的始、終態(tài)有關(guān)，而與途徑無(wú)關(guān)。體系完成循環(huán)過(guò)程：狀態(tài)函數(shù)的變化值為零體系的狀態(tài)函數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的?！鱐=T終-T始=373-298=75K△P=P終-P始=500-100=400kPap,V,n,T四個(gè)狀態(tài)函數(shù)，確定任意三個(gè)，即可知道第四個(gè)，體系的狀態(tài)就確定了。理想氣體狀態(tài)方程:pV=nRT范德華方程補(bǔ)充：過(guò)程與途徑

系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生任何的變化稱為過(guò)程；可逆過(guò)程體系經(jīng)過(guò)某一過(guò)程，由狀態(tài)Ⅰ變到狀態(tài)Ⅱ之后，如果通過(guò)逆過(guò)程能使體系和環(huán)境都完全復(fù)原，這樣的過(guò)程稱為可逆過(guò)程。它是在一系列無(wú)限接近平衡條件下進(jìn)行的過(guò)程。

實(shí)現(xiàn)一個(gè)過(guò)程的具體步驟稱途徑。思考：過(guò)程與途徑的區(qū)別。設(shè)想如果你要把200C的水燒開，要完成“水燒開〞這個(gè)過(guò)程，你可以有多種具體的“途徑〞：如可以在水壺中常壓燒；也可以在高壓鍋中加壓燒開再降至常壓。4.化學(xué)計(jì)量數(shù)和反響進(jìn)度一般用化學(xué)反響計(jì)量方程表示化學(xué)反響中質(zhì)量守恒關(guān)系，通式為：B稱為B的化學(xué)計(jì)量數(shù)。符號(hào)規(guī)定：反響物：B為負(fù)；產(chǎn)物：B為正。例1.1應(yīng)用化學(xué)反響統(tǒng)通式形式表示以下合成氨的化學(xué)反響計(jì)量方程式：

N2+3H2==2NH3解：用化學(xué)反響通式表示為：

0=-N2-3H2+2NH3化學(xué)計(jì)量數(shù)只表示當(dāng)按計(jì)量反響式反響時(shí)各物質(zhì)轉(zhuǎn)化的比例數(shù)，并不是反響過(guò)程中各相應(yīng)物質(zhì)實(shí)際轉(zhuǎn)化的量，為了描述化學(xué)反響實(shí)際進(jìn)行的程度，需要引入反響進(jìn)度的概念。反響進(jìn)度ξ的定義：反響系統(tǒng)中任何一種反響物或產(chǎn)物在反響過(guò)程中物質(zhì)的量的變化量與該物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的商為該反響的反響進(jìn)度nB

為物質(zhì)B的物質(zhì)的量，dnB表示微小的變化量。或定義思考：反響進(jìn)度與化學(xué)反響方程式的書寫有關(guān)嗎？答：有關(guān)。如對(duì)于反響：0=–N2–3H2+2NH3，當(dāng)有1molNH3生成時(shí)，反響進(jìn)度為。假設(shè)將反響寫成那么反響進(jìn)度為1mol?；瘜W(xué)計(jì)量數(shù)是指反響方程式中各物質(zhì)的配比數(shù)，反響進(jìn)度是反響的速率的表示。反響物或者生成物的反響速率出一該物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)就是反響進(jìn)度。1.熱效應(yīng)化學(xué)反響的實(shí)質(zhì)是反響系統(tǒng)中反響物化學(xué)鍵的斷裂和生成物化學(xué)鍵的生成，是原子重新排列組合的物質(zhì)變化過(guò)程?；瘜W(xué)反響熱效應(yīng)〔簡(jiǎn)稱反響熱〕指化學(xué)反響過(guò)程中系統(tǒng)放出或吸收的熱量。熱化學(xué)規(guī)定：系統(tǒng)放熱為負(fù)，系統(tǒng)吸熱為正。1.1.2熱效應(yīng)及其測(cè)量物理和化學(xué)過(guò)程常見的熱效應(yīng)有：1.反響熱：生成熱、燃燒熱、中和熱、分解熱等2.相變熱：熔化熱、蒸發(fā)熱、升華熱等3.其他：溶解熱、稀釋熱等研究化學(xué)反響中熱量與其他能量變化的定量關(guān)系的學(xué)科叫做熱化學(xué)。思考：在298.15K下按方程式H2(g)+?O2(g)=H2O(g)發(fā)生1mol反響，總共放出多少熱量？無(wú)法答復(fù)。1.沒有給定從始態(tài)反響物和終態(tài)生成物兩個(gè)狀態(tài)的溫度，體積和壓力等狀態(tài)函數(shù)；2.如果給定終態(tài)溫度仍為，即發(fā)生等溫過(guò)程，還不能答復(fù)，還要看系統(tǒng)的體積或壓力是否改變；3.如果再給定始態(tài)與終態(tài)系統(tǒng)的體積不變，即反響在一個(gè)剛性器壁的容器里進(jìn)行，即發(fā)生等溫等容過(guò)程，我們才能進(jìn)行實(shí)際測(cè)定和理論計(jì)算。2.熱效應(yīng)的測(cè)量圖1.2彈式量熱計(jì)彈式量熱計(jì)是一個(gè)封閉系統(tǒng)，當(dāng)用電熱絲觸發(fā)反響發(fā)生〔電熱絲供給的能量因相比與發(fā)生的化學(xué)反響的能量變化太小，可以忽略不計(jì)〕，系統(tǒng)的溫度迅速升高，設(shè)量熱計(jì)是剛性壁，容積一定，系統(tǒng)與環(huán)境之間沒有發(fā)生功交換，假設(shè)系統(tǒng)溫度恢復(fù)到，在等溫等容下化學(xué)內(nèi)能就完全以熱的形式傳遞給環(huán)境，即：△U=qv彈式量熱計(jì)所吸收的熱包括兩局部：一局部是被參加的水所吸收的，另一局部是鋼彈及內(nèi)部物質(zhì)和金屬容器所吸收的，可按下式計(jì)算：q(H2O)=c(H2O)·m(H2O)·ΔT=C(H2O)·ΔTCb表示鋼彈組件的熱容，qb=Cb·ΔTqV=-[q(H2O)+qb]=-[C(H2O)·ΔT+Cb·ΔT]反響熱的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法設(shè)有nmol物質(zhì)完全反響，所放出的熱量使彈式量熱計(jì)與恒溫水浴的溫度從T1上升到T2，彈式量熱計(jì)與恒溫水浴的熱容為Cs(J·K-1)，比熱容為cs(J·K-1kg-1)，那么：由于完全反應(yīng)，ξ=n

因此摩爾反應(yīng)熱：思考：反響熱有定容反響熱和定壓反響熱之分。前者的反響條件是恒容，后者的反響條件是恒壓。用彈式量熱計(jì)測(cè)量的反響熱是定容反響熱還是定壓反響熱？答：定容反響熱例聯(lián)氨燃燒反響：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)：解：燃燒0.5g聯(lián)氨放熱為2.熱化學(xué)方程式

表示化學(xué)反響與熱效應(yīng)關(guān)系的方程式稱為熱化學(xué)方程式。其標(biāo)準(zhǔn)寫法是：先寫出反響方程，再寫出相應(yīng)反響熱，兩者之間用分號(hào)或逗號(hào)隔開。例如：N2H4(l)+O2(g)=N2(g)

+2H2O(l)；2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)；假設(shè)不注明T,p,皆指在T=298.15K，p=100kPa下。反響熱與反響式的化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān)；

一般標(biāo)注的是等壓熱效應(yīng)qp。思考：qp與qv相同嗎？。不相同標(biāo)明反響溫度、壓力及反響物、生成物的量和狀態(tài)；書寫熱化學(xué)方程式時(shí)應(yīng)注意：1.2反響熱與焓H2(g)+?O2(g)=H2O(g)假設(shè)這個(gè)反響不是在等溫等容條件下進(jìn)行，而是在等溫等壓條件下發(fā)生的。假設(shè)反響發(fā)生時(shí)沒有做其它功，反響大的熱效應(yīng)是？等壓熱效應(yīng)，qpqp是否可以像qv一樣等于熱力學(xué)能的變化量？？？1.2.1熱力學(xué)第一定律封閉系統(tǒng)，不做非體積功時(shí)，假設(shè)系統(tǒng)從環(huán)境吸收熱q，從環(huán)境得功w，那么系統(tǒng)熱力學(xué)能的增加ΔU(U2–U1)為：ΔU=q+w熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)是能量守恒定律在熱力學(xué)中的的應(yīng)用。其中，熱力學(xué)能從前稱為內(nèi)能。能量既不能無(wú)緣無(wú)故的產(chǎn)生，也不會(huì)無(wú)緣無(wú)故的消失，只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式---熱力學(xué)第一定律1.熱力學(xué)能熱力學(xué)能：系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量的總和。內(nèi)部運(yùn)動(dòng)包括分子的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)以及電子運(yùn)動(dòng)和核運(yùn)動(dòng)。思考：同樣的物質(zhì)，在相同的溫度和壓力下，前者放在10000m高空，以400m/s飛行的飛機(jī)上，后者靜止在地面上。兩者的內(nèi)能相同嗎？答：相同。內(nèi)能的特征：狀態(tài)函數(shù)無(wú)絕對(duì)數(shù)值廣度性質(zhì)由于分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的相互作用十分復(fù)雜，因此目前尚無(wú)法測(cè)定內(nèi)能的絕對(duì)數(shù)值。

熱和功-

系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)與環(huán)境進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換或傳遞的兩種不同形式，都與變化的途徑有關(guān)1.熱熱：在物理或化學(xué)變化的過(guò)程中，系統(tǒng)與環(huán)境存在溫度差而交換的能量稱為熱。熱的符號(hào)規(guī)定：

系統(tǒng)吸熱為正，系統(tǒng)放熱為負(fù)。熱量q不是狀態(tài)函數(shù)在物理或化學(xué)變化的過(guò)程中，系統(tǒng)與環(huán)境除熱以外的方式交換的能量都稱為功。功的符號(hào)規(guī)定：〔注意功符號(hào)的規(guī)定尚不統(tǒng)一〕系統(tǒng)得功為正，系統(tǒng)作功為負(fù)。由于系統(tǒng)體積發(fā)生變化而與環(huán)境所交換的功稱為體積功w體。所有其它的功統(tǒng)稱為非體積功w′。功不是狀態(tài)函數(shù)w=w體+

w′機(jī)械功:W=FΔl，電功:W=QV體積功：W=-（p外V），2.功與體積功思考：1mol理想氣體，密閉在1)氣球中，2)鋼瓶中；將理想氣體的溫度提高20oC時(shí)，是否做了體積功？答：1)做體積功，2)未做體積功。熱—無(wú)序能；功—有序能；能的品位不同。一封閉系統(tǒng)，熱力學(xué)能U1，從環(huán)境吸收熱q，得功w，變到狀態(tài)2,熱力學(xué)能U2，那么有：U1U2q>0w>0ΔU=q+w3.體積功w體的計(jì)算等外壓過(guò)程中，體積功w體=–p

外(V2–V1)=–p外ΔV

pp外

=F/Al

p外

=F/A，l=ΔV/A2，因此，體積功w體=F·l

=–(p外·

A)·(ΔV/A)

=–p外

ΔV

圖1.4體積功示意圖4.理想氣體的體積功理想氣體的定義：氣體分子不占有體積，氣體分子之間的作用力為0的氣態(tài)系統(tǒng)被稱為理想氣體。理想氣體的狀態(tài)方程：例1.21mol理想氣體從始態(tài)3經(jīng)等溫恒外壓p2=50kPa膨脹到平衡，求系統(tǒng)所做的功。解：終態(tài)平衡時(shí)的體積為：負(fù)值表示系統(tǒng)對(duì)外做功。1.2.2反響熱與焓通常把反響物和生成物具有相同溫度時(shí)，系統(tǒng)吸收或放出的熱量叫做反響熱。根據(jù)反響條件的不同，反響熱又可分為：定容反響熱恒容過(guò)程，體積功w體=0，不做非體積功w′=0時(shí)，所以，w=w體+w′=0，qV=ΔU

△U=

qv1.下標(biāo)“V〞說(shuō)明這種熱效應(yīng)是在系統(tǒng)發(fā)生等容過(guò)程時(shí)測(cè)定的，這種熱效應(yīng)成為等容熱效應(yīng)。2.式子說(shuō)明當(dāng)化學(xué)反響在等溫等容下發(fā)生，系統(tǒng)與環(huán)境沒有功交換，反響熱效應(yīng)等于反響前后系統(tǒng)的熱力學(xué)能的變化量。H2(g)+?O2(g)=H2O(g)△rUmθ

(298.15K)=-240.580KJ·mol-1定壓反響熱H2(g)+?O2(g)=H2O(g)反響前后分子的總量發(fā)生了變化，系統(tǒng)內(nèi)氣體的分子總數(shù)減少了，當(dāng)反響后恢復(fù)到反響前的溫度，系統(tǒng)的壓力不能再維持原先的數(shù)值。為了到達(dá)反響前的壓力，必須減小系統(tǒng)的體積。那么，恒壓過(guò)程，不做非體積功時(shí)，w體=–p(V2–V1)系統(tǒng)接收的這份功的能量到哪去了呢？？？并且要求反響前后溫度不變，不可能轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)水分子的內(nèi)能，所以反響后系統(tǒng)溫度要恢復(fù)到反響前的溫度，這份能量只能以熱的形式向環(huán)境釋放！恒壓過(guò)程，不做非體積功時(shí)化學(xué)反響的等壓熱效應(yīng)：1.焓∵qP

=△U+p(V2–V1)=(U2-U1)+p(V2–V1)=(U2+p

2V2)–(U1+p1V1)公式qp=ΔH的意義：1〕等壓熱效應(yīng)即為焓的增量，故qP也只決定于始終態(tài)，而與途徑無(wú)關(guān)。2〕可以通過(guò)ΔH的計(jì)算求出的qP值。令H=U+pV那么qp=H2–H1=ΔHH稱為焓，是一個(gè)重要的熱力學(xué)函數(shù)。思考：焓是狀態(tài)函數(shù)嗎？能否知道它的絕對(duì)數(shù)值？答：是狀態(tài)函數(shù)，但不能知道它的絕對(duì)數(shù)值。2.定容反響熱與定壓反響熱的關(guān)系 定容反響熱：qV=ΔU； 定壓反響熱：qp=ΔUp+p(V2–V1) 等溫過(guò)程，ΔUpΔUV，那么：qp–qV=n2(g)RT–n1(g)RT=Δn(g)RT對(duì)于理想氣體反應(yīng)，有：對(duì)于有凝聚相參與的理想氣體反響，由于凝聚相相對(duì)氣相來(lái)說(shuō)，體積可以忽略，因此在上式中，只需考慮氣體的物質(zhì)的量。ΔH–ΔU=qp–qV=p(V2–V1)思考：假設(shè)反響C(石墨)+O2(g)→CO2(g)

的qp,m為–393.5kJ·mol–1，那么該反響的qV,m為多少？答：該反響的Δn(g)=0，qV=qp3.蓋斯定律

化學(xué)反響的恒壓或恒容反響熱只與物質(zhì)的始態(tài)或終態(tài)有關(guān)而與變化的途徑無(wú)關(guān)。始態(tài)

C(石墨)+O2(g)終態(tài)

CO2(g)中間態(tài)

CO(g)+?O2(g)即熱化學(xué)方程式可像代數(shù)式那樣進(jìn)行加減運(yùn)算。由蓋斯定律知：假設(shè)化學(xué)反響可以加和，那么其反響熱也可以加和。例1.3

已知反應(yīng)和的反應(yīng)焓，計(jì)算的反應(yīng)焓，解：應(yīng)用代數(shù)運(yùn)算法時(shí)必須注意兩點(diǎn)：

①只有條件〔如溫度〕相同的反響和聚集狀態(tài)相同的同一物質(zhì)，才能相加減。②將方程式同乘或除一系數(shù)時(shí)，該反響熱效應(yīng)也應(yīng)同乘或除一系數(shù)。反響的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變1.熱力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：氣體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)：系統(tǒng)中各種氣態(tài)物質(zhì)的分壓均為標(biāo)準(zhǔn)壓力p溶液中溶質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p

下，c

為1.0mol.dm-3液體或固體的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是:標(biāo)準(zhǔn)壓力p

下的純液體或純固體。熱力學(xué)溫度標(biāo)態(tài)并未對(duì)溫度有限定，任何穩(wěn)定下都有熱力學(xué)標(biāo)態(tài)；熱力學(xué)標(biāo)態(tài)不同于環(huán)境狀態(tài)〔298K,101325Pa〕，也不同于理想氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)〔273K,101325Pa〕，后兩者都規(guī)定了溫度。2.標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓指定單質(zhì)通常指標(biāo)準(zhǔn)壓力和該溫度下最穩(wěn)定的單質(zhì)。如C：石墨(s)；Hg：Hg(l)等。但P為白磷(s)，即P〔s，白〕。顯然，標(biāo)準(zhǔn)態(tài)指定單質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓為0。生成焓的負(fù)值越大，說(shuō)明該物質(zhì)鍵能越大，對(duì)熱越穩(wěn)定。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)由指定單質(zhì)生成單位物質(zhì)的量的純物質(zhì)B時(shí)反響的焓變稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓，記作△fHmθ思考：以下哪些反應(yīng)的恒壓反應(yīng)熱不是生成焓(反應(yīng)物和生成物都是標(biāo)準(zhǔn)態(tài))?(1)(2)(3)3.標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變及測(cè)定測(cè)定原理：由于qp=ΔH所以可以通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測(cè)定恒溫恒壓條件下的反響熱得到反響標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,反響進(jìn)度ξ=1mol的焓變稱為反響的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變:記作4.反響的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變的計(jì)算穩(wěn)定單質(zhì)可從手冊(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反響焓.反應(yīng)物

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)生成物

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)rHmfHm(p)fHm(r)由蓋斯定律，得：解：從手冊(cè)查得時(shí)Fe2O3和Al2O3的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為–和–1675.7kJ·mol-1。例1.4試計(jì)算鋁熱劑點(diǎn)火反響的反響計(jì)量式為：用燃燒彈測(cè)出，氯氣和氫氣每合成1molHCl氣體放出92.307kJ的熱，求反響焓.解?H2(g)+?(Cl2)=HCl(g)qV=-92.307kJ·mol-1ΔrUmθ

=-92.307kJ·mol-1ΔrHmθ

=ΔrUmθ+RTΣVB(g),RTΣVB(g)=0ΔrHmθ

=-92.307kJ·mol-1本卷須知

物質(zhì)的聚集狀態(tài)，查表時(shí)仔細(xì)應(yīng)用物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)摩爾反響焓時(shí)需要注意公式中化學(xué)計(jì)量數(shù)與反響方程式相符

數(shù)值與化學(xué)計(jì)量數(shù)的選配有關(guān)；

溫度的影響思考：正反響與逆反響的反響熱的數(shù)值相等，符號(hào)相反。對(duì)嗎？答：對(duì)。這也是熱化學(xué)定律的重要內(nèi)容。例1.4設(shè)反響物和生成物均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，計(jì)算1mol乙炔完全燃燒放出的能量。解：從手冊(cè)查得時(shí)，各物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓如下。226.730-393.509-285.831.3能源的合理利用

能源是自然界中為人類提供能量的物質(zhì)資源。思考：能源對(duì)于人類的重要性，為什么能源科學(xué)被列為當(dāng)今社會(huì)的三大支柱之一。能源是當(dāng)今社會(huì)的三大支柱〔材料、能源、信息〕之一。能源是我們賴以生存的重要物質(zhì)根底。1.能源的分類一次能源二次能源常規(guī)

能源燃料能源煤炭、石油、天然氣、生物質(zhì)能煤氣、焦碳、成品燃油、液化氣、酒精非燃料能源水能電力、蒸汽、熱水新能源燃料能源核能人工沼氣、氫能非燃料能源太陽(yáng)能、地?zé)?、風(fēng)能、海洋能激光利用

狀況使用

性質(zhì)形成條件2.世界能源的結(jié)構(gòu)和消耗195019601970198019902010102030405060能源結(jié)構(gòu)比例(%)年代圖1.7世界消耗的一次能源結(jié)構(gòu)煤炭

石油

天然氣

水電及其它891.3.1煤炭與潔凈煤技術(shù)我國(guó)煤炭的一個(gè)特點(diǎn)是煤炭中含硫量較高，煤炭中的硫在燃燒時(shí)生成二氧化硫。SO2和粉塵是煤燃燒的主要一次污染物，其中的SO2是造成酸雨的主要原因。所以煤炭的開采和燃燒都會(huì)引起環(huán)境污染。思考：我國(guó)能源的現(xiàn)狀有何特點(diǎn)？答：1〕能源總量豐富，但人均缺乏；2〕能源結(jié)構(gòu)不合理，優(yōu)質(zhì)能源比例太小 煤炭占一次能源的76%，天然氣消耗只有世界平均的76%，石油消耗只占世界平均的1/3。3〕能源利用率低，能耗高浪費(fèi)嚴(yán)重。901.煤炭的與熱值煤炭的主要成分：碳、氫、氧；少量氮、硫、磷等。煤炭的熱值：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或體積的燃料完全燃燒放出的熱量。標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為29.3MJ·kg-1。無(wú)煙煤：低硫，較好；煙煤：高硫，燃燒環(huán)境污染；褐煤：儲(chǔ)量大，但熱值低。煤炭的分類：912.

潔凈煤技術(shù)潔凈煤技術(shù)于1986年由美國(guó)率先提出，現(xiàn)已成為解決環(huán)境和能源問(wèn)題的主導(dǎo)技術(shù)之一。煤甲醇合成汽油液體燃料(新型液態(tài)燃料)）（）（氣體燃料合成天然氣水煤氣焦炭甲烷化汽化劑煉焦42HCH

HCO2+?????????????

O水煤漿少量添加劑水煤粉>+%30%70921.石油與無(wú)鉛汽油石油是多種烴類的混合物，其中含有鏈烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴和少量含氧、含硫的有機(jī)物。思考：世界原油儲(chǔ)量最大的地區(qū)在哪兒？我國(guó)的原油產(chǎn)地在哪兒？答：世界原油儲(chǔ)量最大的地區(qū)是中東。我國(guó)的原油產(chǎn)地在東北、西北和山東〔黑龍江省的大慶油田、新疆的克拉瑪依油田和山東省的勝利油田是中國(guó)三大油田〕。1.3.2石油和天然氣93石油經(jīng)過(guò)分餾和裂解等加工過(guò)程后可得到石油氣、汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油和瀝青等產(chǎn)品。思考：以上產(chǎn)品中最重要的是什么？汽油。95%的汽油用于驅(qū)動(dòng)汽車。衡量汽油質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)是辛烷值。直餾汽油的辛烷值約為55~72之間，在汽油中參加少量四乙基鉛可以將辛烷值提高到79~88，為了防止鉛在汽缸中沉積，參加少量二溴乙烷，使生成揮發(fā)性的溴化鉛，與尾氣一同排入大氣。思考：汽車尾氣污染物是什么？如何解決？答：主要污染物：NO、CO、HC和含鉛化物等。解決方法：采用無(wú)鉛汽油，對(duì)汽車尾氣進(jìn)行催化凈化。942.天然氣和沼氣天然氣是低級(jí)烷烴的混合物，主要成分是甲烷，常與石油伴生。其熱值約為55.6MJ?kg-1。天然氣的優(yōu)點(diǎn)：

可直接應(yīng)用

易于管道輸送

污染少思考：西氣東送具有哪些重要意義？95植物殘?bào)w在隔絕空氣的情況下發(fā)生自然分解時(shí)產(chǎn)生的氣體稱為沼氣。沼氣約含60%的甲烷，其余為二氧化碳和少量的CO、H2、H2S等。思考：可用哪些原料制備沼氣？如果你來(lái)自農(nóng)村，你家使用過(guò)沼氣嗎？答：農(nóng)村一般用人畜糞便、雜草等制取沼氣。生物質(zhì)能的現(xiàn)代利用是將植物枝桿等在汽化爐中加壓汽化制成可燃?xì)怏w。答：都是。沼氣也屬于生物質(zhì)能。柴火是生物質(zhì)能的直接利用。思考：沼氣和柴火是生物質(zhì)能嗎？964.可燃冰—未來(lái)的新能源天然氣被包進(jìn)水分子中，在深海的低溫高壓下形成的透明結(jié)晶，外形似冰，用火柴一點(diǎn)就著，故稱“可燃冰〞。CH4·xH2O(s)。形成條件：低溫高壓如0℃，76MPa。儲(chǔ)量：尚難正確估計(jì)，各文發(fā)表的數(shù)據(jù)相差較大。預(yù)測(cè)總量相當(dāng)于161萬(wàn)億噸煤，可用100萬(wàn)年；是地球上煤、石油和天然氣能量總和的2~3倍。分布：深水大陸架和陸地永久凍土帶。我國(guó)東海、南海有大量可燃冰，約相當(dāng)于全國(guó)石油儲(chǔ)量的一半。開采難，儲(chǔ)量豐富。97煤氣和液化氣煤氣煤的合成氣及煉焦氣都是城市煤氣。來(lái)源于石油，主要成分為丙烷、丁烷等，煉油廠的副產(chǎn)品。液化氣煤氣的組成H2：50%；CO：15%；CH4：15%，熱值約16MJ?M-3思考：與煤氣相比，液化氣有哪些優(yōu)點(diǎn)？答：無(wú)毒、低污染、熱值高于煤氣。液化氣作動(dòng)力→綠色汽車←燃料電池〔各國(guó)競(jìng)爭(zhēng)開展〕。98清潔能源與可持續(xù)開展思考1：目前使用的能源中，哪些是有限的，哪些是無(wú)限的(不考慮太陽(yáng)的壽命)？思考2：你認(rèn)為伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)的深層次原因是什么？1：礦物能源〔煤炭和石油〕是有限的，來(lái)自宇宙的能源〔如太陽(yáng)能〕和核能是無(wú)限的。2：開放性的結(jié)論1992年，聯(lián)合國(guó)環(huán)境于開展大會(huì)上提出了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人口、資源和環(huán)境協(xié)調(diào)開展的口號(hào)。能源作為最緊缺的資源對(duì)人類社會(huì)的可持續(xù)開展起著關(guān)鍵的作用。99能源開發(fā)與可持續(xù)開展我國(guó)能源結(jié)構(gòu)不合理，優(yōu)質(zhì)能源比重太小。必須合理開發(fā)及進(jìn)一步開發(fā)新能源，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)開展。治理前的熱電廠最有希望的清潔能源是氫能、太陽(yáng)能以及核能和生物質(zhì)能等?？沙掷m(xù)開展三原那么：公平性、共同性和持續(xù)性。100氫能和太陽(yáng)能氫能是一種理想的二次清潔能源。氫能的優(yōu)點(diǎn)熱值高，其數(shù)值為142.9MJ?kg-1。燃燒反響速率快，功率高原料是水，取之不盡產(chǎn)物是水，不污染環(huán)境思考：用氫作能源目前還存在一些問(wèn)題，你認(rèn)為是哪些方面的問(wèn)題？經(jīng)濟(jì)的制備方法，平安高效的儲(chǔ)運(yùn)方法和有效地利用。1011.

氫氣的制取

太陽(yáng)能光解

電解作為氯堿工業(yè)的副產(chǎn)品，是目前工業(yè)氫氣的制備方法。2NaCl+2H2OCl2+H2+2NaOH電解思考：用電解的方法大規(guī)模制取用作能源的氫氣可行嗎？從經(jīng)濟(jì)上考慮是不可行的。利用太陽(yáng)光的能量催化分解水得到氫氣，最有前途的制氫方法。是研究的熱點(diǎn)。102氫氣的儲(chǔ)運(yùn)氫氣的密度小，且極難加壓液化，因此氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸是一個(gè)比較困難的問(wèn)題。合金貯氫法原理：氫可以與某些合金在較高的壓力下生成化合物，這些化合物在適宜的條件下可以釋放出氫氣。如鑭鎳合金：開發(fā)研究貯氫合金材料是當(dāng)今材料科學(xué)領(lǐng)域的熱門分支。LaNi5+3H2

LaNi5H6300kPa加熱103太陽(yáng)能太陽(yáng)能是一種取之不盡、用之不竭的天然核聚變能。太陽(yáng)能的利用不會(huì)引起環(huán)境污染，不會(huì)破壞自然生態(tài)。因此是人類最可靠、最有前景的能源形式。思考：如何利用太陽(yáng)能？太陽(yáng)能的利用方法是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為更方便使用的能量形式，主要有以下三種：

轉(zhuǎn)換為熱能轉(zhuǎn)換為電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能圖1.10太陽(yáng)能電池1041.轉(zhuǎn)換為熱能思考：太陽(yáng)能熱水器的工作原理？太陽(yáng)能熱水器是目前廣泛利用太陽(yáng)能最典型的一個(gè)例子。其原理就是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，是目前直接利用太陽(yáng)能的最主要方式。將光能轉(zhuǎn)換為熱能的關(guān)鍵是吸收材料，一般選用黑色、外表粗糙的材料以減少反射，增加對(duì)光子的有效吸收。思考：太陽(yáng)光能的缺點(diǎn)是什么？1、能量密度低，因此設(shè)備的外表積必須很大。2、對(duì)天氣的依賴性強(qiáng)。1052.轉(zhuǎn)換為電能思考：你能舉出光能轉(zhuǎn)換為電能的例子嗎？光電池是人們最感興趣的將光能轉(zhuǎn)換為電能的一種設(shè)備。當(dāng)光照射到一些半導(dǎo)體材料上時(shí)，半導(dǎo)體材料中的電子就可以吸收光子而躍遷到導(dǎo)帶并產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。光電池在收音機(jī)、計(jì)算器、汽車、飛機(jī)、人造衛(wèi)星等航天器的儀表等方面已經(jīng)有廣泛的應(yīng)用。1063.

轉(zhuǎn)換為化學(xué)能植物能夠從空氣中的二氧化碳和根部吸收的水，利用太陽(yáng)能進(jìn)行光合作用合成碳水化合物而以化學(xué)能的形式儲(chǔ)存能量。思考：你能舉出一些將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的例子嗎？太陽(yáng)能光解制氫是近幾年的熱門研究課題。這是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的一種最有效的方法。模擬光合作用也是各國(guó)科學(xué)家感興趣的課題。思考：如果你燒過(guò)柴火，你有沒有意識(shí)到你正在間接地利用太陽(yáng)能？107選讀材料核能核能的產(chǎn)生主要有兩種方式，核裂變和核聚變。釋放的能量用質(zhì)能方程計(jì)算：在中子的轟擊作用下，較重原子核分裂成輕原子核的反響稱為核裂變反響。核裂變反響108該反應(yīng)損失質(zhì)量Δm=0.2118g·mol-1，能量變化為：此能量相當(dāng)于噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所釋放的能量。核裂變是鏈?zhǔn)椒错?，不加控制那么可制造成原子彈；如加以控制，例如使用慢化劑—水，重水和石墨，那么可建造成核電站?092.核聚變反應(yīng)高溫作用下，輕原子核合并成較重原子核的反應(yīng)。釋放的能量同樣用質(zhì)能方程計(jì)算。圖1.11氫彈爆炸太陽(yáng)能就是氫的核聚變能，經(jīng)計(jì)算1mol聚變放出的能量為：由于氫原子質(zhì)量小，如折合成每g物質(zhì)反響的熱量，那么氫聚變所釋放是能量是相同質(zhì)量的鈾裂變能量的3倍多。110Ⅱ.核電的優(yōu)勢(shì)與開展趨勢(shì)開展核能是必由之路由其優(yōu)勢(shì)決定：高密度、清潔、經(jīng)濟(jì)、平安的能源。核電的開展趨勢(shì)(1)熱堆的應(yīng)用。應(yīng)用廣泛但燃料利用率很低；完善、智能化。(2)快堆的應(yīng)用。核燃料利用充分，但工藝復(fù)雜，本錢較高。加快研究和開發(fā)。(3)可控?zé)峋圩兌?。處于根底研究階段，前景誘人。111圖1.12秦山核電廠外景秦山核電站二期工程施工現(xiàn)場(chǎng)

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