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化学与生活课件(含多场景)化学与生活课件一、引言化学，作为一门自然科学，研究物质的组成、结构、性质、变化规律及其在生产和生活中的应用。
它与我们的生活息息相关，无论是食物、衣物、住房，还是交通工具、医疗保健、环境保护，都离不开化学的身影。
本课件旨在探讨化学与生活的紧密联系，帮助大家更好地理解化学在生活中的重要作用。
二、化学与食物1.营养成分：食物中的蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质等营养成分，都是化学物质。
它们为人体提供能量，维持生命活动。
2.食品添加剂：为了改善食品的色、香、味、保质期等，化学家们研发了各种食品添加剂。
合理使用食品添加剂，有助于提高食品质量，满足人们的生活需求。
3.食品安全：化学在食品安全检测中发挥着重要作用。
通过分析食物中的有害物质，确保人们“舌尖上的安全”。
三、化学与衣物1.纤维素：衣物的主要成分是纤维素，它是一种天然高分子化合物。
化学家们通过研究纤维素的性质，发明了各种合成纤维，如聚酯、尼龙等，丰富了人们的穿着选择。
2.染料：化学染料使衣物呈现出五颜六色。
染料的选择和搭配，关系到衣物的美观和舒适度。
3.防护功能：化学技术在衣物防护功能方面也取得了显著成果。
如防水、防油、防紫外线等，提高了衣物的实用价值。
四、化学与住房1.建筑材料：水泥、钢材、玻璃等建筑材料，都是化学产品。
化学家们通过研究材料的性能，不断优化建筑材料，提高住房质量。
2.室内环境：化学技术在室内环境污染治理方面具有重要意义。
如空气净化、甲醛治理等，有助于改善居住环境，保障人们的身体健康。
3.节能减排：化学技术在建筑节能领域也发挥着重要作用。
如研发新型保温材料、提高建筑隔热性能等，有助于降低能源消耗，减少碳排放。
五、化学与交通1.燃料：化学技术在燃料研发方面取得了巨大成就。
如汽油、柴油、天然气等，为交通工具提供动力。
2.车辆材料：化学材料在车辆制造中具有重要地位。
如塑料、橡胶、金属等，用于制造车身、轮胎、发动机等部件。
![2024版《化学与生活》课件[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/3c65bd926e1aff00bed5b9f3f90f76c661374c91.png)
化学与现代生活Chemistry in Modern Life and Society Topic 7: Chemistry and Energy化学与能源Dr. Xiaoming Jiang (蒋小明)Analytical & Testing CenterE-mail: jiangxm@按地球上的能量来源分类◆地球本身蕴藏的能源: 核能、地热能等。
◆来自地球外天体的能源：宇宙射线及太阳能以及由太阳能引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能等。
◆地球与其它天体相互作用的能源：潮汐等。
按被利用的程度分类◆常规能源：煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等。
◆新能源：太阳能、地热能、潮汐能、生物质能、核能等。
按获得的方法分类◆一次能源: 即可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气等。
◆二次能源: 即由一次能源直接或间接转换而来的能源，如：电、蒸气、焦炭、煤气等。
按能否再生分类◆可再生能源: 即不会随它本身的转化或人类的利用而日益减少，如：水能、风能、潮汐能、太阳能等。
◆非再生能源: 它随人类的利用而越来越少，如：石油、煤、天然气、核燃料等。
按对环境的污染情况分类◆清洁能源: 对环境无污染或污染很小的能源，如：太阳能、水能、海洋能等。
◆非清洁能源: 对环境污染较大的能源，如：煤、石油等。
能源结构◆20世纪60年代以前：煤、石油、天然气。
◆20世纪70年代末，石油和天然气的消耗量接近全世界能源消耗总量的70%左右。
◆目前在世界一次能源消费结构中，煤、石油、天然气的总和约占95%左右。
煤(Coal)◆煤是一种黑色、像岩石的物质。
◆煤有三种主要类型：褐煤、烟煤、无烟煤。
◆煤除了主要含碳外还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素，以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。
煤是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物。
◆除了木材以外，煤是人类最古老的燃料。
煤的利用◆做燃料以获取热量或提供动力。
◆火力发电。
◆煤燃烧残留的煤矸石和灰渣可作建筑材料。
◆煤还是重要的化工材料。
◆炼焦、高温干馏制煤气是煤最为重要的化工应用，还用于民间和制造合成氨原料；低灰、低硫和可磨性好的品种还可以制造多种碳素材料。
煤的利用石油和天然气(Petroleum and Natural Gas)◆石油泛指各种天然形成的可燃性液态碳氢化合物，常含有氧、氮、石蜡及硫等组分。
◆在自然界中，与石油共生的常有天然气，天然气也是非常重要的能源，其成因，开采和利用与石油相似。
石油◆石油是地质历史中由生物遗体经过化学和生物化学变化而形成的。
◆形成石油要具备三个条件：◆一是要有大量的生物遗体；◆二是要有储集石油的地层和保护石油不跑掉的盖层；◆三是还要有有利于石油富集的地质构造。
石油的成分◆石油的化学成分随产地不同而不同。
◆主要含碳和氢两种元素。
两种元素的总含量平均为97％～98％（质量分数），也有达到99％的；同时还含有少量的硫、氧、氮等。
◆石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物。
石油的大部分是液态烃，同时在液态烃里溶有气态烃和固态烃。
石油的炼制◆从油田里开采出来没有经过加工处理的石油叫原油。
◆原油成分复杂，还含有水和氯化钙、氯化镁等盐类。
含水多，在炼制时要浪费燃料，含盐多会腐蚀设备。
所以，原油必须先经过脱水、脱盐等处理过程，才能进行炼制。
◆分馏◆裂化石油分馏石油分馏的产品和用途海底石油的形成◆据计算，全世界海洋海平面以下100米厚的水层中的浮游生物，其遗体一年便可产生600亿吨的有机碳，这些有机碳就是生成海底石油和天然气的“原料”。
◆海洋每年接受1604亿吨沉积物，把大量生物遗体一层一层掩埋起来。
被埋藏的生物遗体与空气隔绝，处在缺氧的环境中，再加上厚厚岩层的压力、温度的升高和细菌的作用，便开始慢慢分解，经过漫长的地质时期，这些生物遗体就逐渐变成了分散的石油和天然气。
天然气◆以甲烷为主,不含一氧化碳,相对比较安全。
◆燃气不完全燃烧,生成大量的一氧化碳,使人中毒或受到缺氧窒息的威胁。
◆天然气也属于甲类化学危险品,稍有泄漏很容易与空气混合而形成爆炸性混合气体,遇上明火,会发生威力巨大的爆炸。
化石燃料存在的严重问题◆资源有限◆污染严重◆（1）是温室效应气体CO2的主要来源；◆（2）煤在燃烧过程中产生的SO2、NO2可形成酸雨。
能源危机(Energy Crisis)◆世界已探明的石油储量约为3000亿吨，按现在每年开采40亿吨的水平计算，现有储量只够开采45-50年。
◆煤的可开采储量为6800亿吨，以目前每年消耗煤炭35亿吨计算，可供全世界使用200-220年。
太阳能源于核化学反应◆太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。
◆太阳上发生的反应：太阳能◆辐射到大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000 TW(1015W)，即每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。
◆风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳。
◆化石燃料（如煤、石油、天然气等）也是远古以来贮存下来的太阳能。
◆广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换太阳能的优点◆可再生；◆资源丰富；◆既可免费使用，又无需运输；◆无污染。
太阳能的不足之处◆照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；◆获能同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
光热利用◆将太阳的辐射能转换为热能，其器件叫“集热器”。
◆集热器有平板式、真空管式、聚焦式等，它可以是直接吸收太阳辐射，也可以是将太阳辐射会聚后集中照射，使传热介质（空气、水或防冻液）升温。
◆用于家庭采暖、供应热水、制冷、烹饪、工业用热、农用温室等。
光电利用◆太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能的过程，通常叫做“光生伏打效应″。
◆太阳电池◆主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅、硫化镉电池、砷化镓电池等。
◆用于计算器和其他小型电子仪器，人造卫星和宇宙飞船。
光化学利用◆利用光化学反应研制光化学电池。
◆这种电池由半导体材料和电解液组成，当太阳光照射半导体和电解液界面时，产生化学反应，在电解液内形成电流，并使水电离产生氢气而供应用。
◆这是氢能利用的途径之一。
太阳能电池/电站薄如纸片的太阳能电池建于河北满城岭西中学光伏电站地热能来源◆地热能是来自地球深处的可再生热能。
◆来源于熔融岩浆和放射性物质的衰变。
地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。
◆有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，这种热能的储量相当大。
地热利用◆低温地热用于浴池、空间和某些热处理过程◆干燥的过热蒸汽和高温水发电◆中等温度（100℃）水通过双流体循环发电设备发电◆地热水养殖和种植◆从热水中还可提取盐类和硫磺等。
地热能的优点◆占地很少，◆无废渣、粉尘污染，◆用后的弃（尾）水既可综合利用，又可回注到地下储层，达到增加压力、保护储层、保护地热资源的双重目的。
核能◆核能是能源家族的新成员，它包括裂变能和聚变能两种主要形式。
◆裂变能是重金属元素的质子通过裂变而释放的巨大能量。
目前已经实现商用化。
◆核聚变是两个轻原子融合成重原子而释放出比核裂变更大的能量。
目前尚未实现商用化。
核能的地位◆石油面临枯竭◆温室效应的危害◆煤对环境的污染核能◆原子核的质量并不等于组成原子核的一个个质子和中子的质量之和。
◆亏损的质量△m对应着释放出相应的能量，△E=△mc2就是核能。
它要比化学能约大280万倍。
反应堆-铀◆压力堆：采用低浓的二氧化铀作燃料，高压水作慢化剂和冷却剂。
◆重水堆：以重水作慢化剂，重水或沸腾轻水作冷却剂，天然铀作燃料。
◆沸水堆：采用低浓的二氧化铀作燃料,沸腾水作慢化剂和冷却水。
◆快中子堆：采用高浓铀作燃料，一般用液态金属钠作冷却剂，不用慢化剂。
核聚变可视为永久能源的聚变堆◆氘和氚是氢的同位素，它们在一定条件下发生聚变反应，释放能量。
◆海水中氘含量为0.034ｇ/kg，而每克氘相当100Ｌ汽油，所以说一旦聚变堆开发成功，将成为永久能源。
核能如何发电◆利用裂变能将水加热为蒸气，蒸气驱动汽轮机组◆核电站的核心是反应堆，反应堆放出的核能以热能形式由一回路的冷却剂带出，通过蒸汽发生器产生蒸气，这整个系统叫做核岛。
核电的优点◆发电成本低◆对环境污染小◆安全核电和火电年供电能力100万千瓦的核电站年供电能力100万千瓦的燃煤火力发电站居民受到辐射剂量0.018毫克/年0.048毫克/年大气污染不会排放任何SOx ,NO x和烟尘每年排放SO x46000 吨, NO x26250吨和烟尘3500吨。
世界电力工业结构中的排名21生物能(Bioenergy)◆以生物为载体将太阳能以化学能形式贮存的一种能量。
◆它直接或间接地来源于植物的光合作用。
◆现阶段：生物能源主要指以淀粉质生物，如粮食、薯类、作物秸秆等为原料生产的石油替代油料，而其中燃料乙醇和生物柴油尤被看好。
发展生物能源，既能控制环境污染，减轻对石油资源的依赖，同时又能推动农业产业链的发展，被认为是解决全球能源危机的最理想途径之一。
◆第四大能源，包括薪柴，农林作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等◆仅地球上的植物，每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍◆可再生，唯一可再生的碳源。
◆转化成常规的固态、液态和气态燃料。
生物能的优点◆(1)提供低硫燃料；◆(2)提供廉价能源；◆(3)将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)；◆(4)与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。
生物能的缺点◆(1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物◆(2)单位土地面的有机物能量偏低，◆(3)缺乏适合栽种植物的土地，◆(4)有机物的水分偏多(50%～95%)。
沼气◆利用厌氧微生物在密闭条件下分解有机物。
◆将各种复杂的有机物转化为低级脂肪酸，例如丁酸、丙酸、乙酸；◆把上述各类产物继续转化为甲烷和二氧化碳等。
沼气的组成◆甲烷(CH4) 50％-80％；◆二氧化碳(CO2) 20％-40％；◆氮气(N2) 0％-5％；◆氢气(H2) 小于1％；◆氧气(O2) 小于0.4％；◆硫化氢(H2S) 0.1％-3％。
甲烷(Methane)◆无色无味，与适量空气混合后即可燃烧。
◆1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。
CH4+O2CO2+ H2O + 热量氢能◆一种二次能源，一种理想的新的含能体能源。
◆最丰富的含氢物质是水，其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。
氢的利用◆优质燃料；◆石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料；◆制成燃料电池可直接发电。
制氢◆太阳能热分解水制氢；◆太阳能发电电解水制氢；◆阳光催化光解水制氢；◆太阳能生物制氢等等。
