化学与能源的关系

能源与环境的关系

能源是人类社会存在和发展的物质基础。自从人类告别了渔猎进入农耕以来，从刀耕火种开始，人类社会的文明进步一直依赖于能源这个物质基础的支撑。尤其是蒸汽机的发明为代表的工业革命以来，能源技术推动了经济社会的高速发展。它无时无刻不在改变着我们的生活。人民的生活已离不开能源。但是在发展的同时，人们也越来越感受到大规模使用化石燃料所带来的严重后果：资源日益枯竭，环境不断恶化，还诱发了不少国家之间、地区之间的政治经济纠纷甚至是冲突和战争。为了人类社会的永久和谐，必须寻找一种新的、清洁的、安全、可靠的可持续能源系统。

一、 能源

（一）能源的定义

能源的定义可以描述为：比较集中的含能体或能量过程称为能源。

能源是能量的来源，是在一定条件下可转换成人类所需的燃料或动力来源的物质。能源既包括煤、石油、天然气、水能等常规能源，也包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和核能等新能源。有些能源储量非常有限，如煤炭、石油等，不能再生；有些能源如水能、太阳能、风能、生物质能等，是可以再生

的。随着人类社会生产和科学技术的发展，能源的范围也将不断扩大。

人类发展的历史进程与能源密切相关。回顾人类的发展历史，每一次高效的新能源的利用，都会使社会进入一个新的时代，产生一次新的飞跃。

人类对能源的利用是从薪柴燃火开始的。火为原始人提供了温暖、光明和熟食，也是人们防御和围猎动物的工具。人类先后经历了薪柴时代，煤炭时代和石油时代。

（二）能源的分类

对能源的分类有不同的方法。

1．按能量蕴藏方式分类

根据能量根本蕴藏方式的不同，可将能源分为三大类。

第一类能源来自地球以外的太阳能。人类现在使用的能量主要来自太阳能，精品文库

欢迎下载 2 故太阳有“能源之母”之称。现在除了直接利用太阳的辐射能之外，还大量间接地使用太阳能。最常用的煤、石油、天然气等资源就是千百年前绿色植物在阳光照射下，经过光合作用形成有机质而长成的根茎，以及食用它们的动物的遗骸，在漫长的地质变迁中所形成的。此外，生物质能、流水能、风能、海洋能、雷电等，也都是由太阳能经过某些方式转换而形成的。

龙源期刊网

浅析能源与环境的关系

作者：赵筱衡 潘云云

来源：《中国科技纵横》2013年第09期

【摘 要】 我国能源与环境面临着诸多的问题，能源利用的效率低下，环境污染的严重性都是我们在全面建成小康社会的过程中不可忽视的问题。能源与环境的关系是相辅相成、相互协调的，而不是相互对立，以牺牲一方面来发展另一方面的，这一点我们必须认识清楚。能源的发展，归根到底是经济社会的发展，是人们创造物质价值的一部分，在这一过程中要特别注意保护周围的环境，要着重协调好两者的关系，这样才能更好的全面的贯彻党在十八大中关于生态文明建设的相关要求和希望。

【关键词】 能源结构 环境挑战 可持续发展

1 引言

我国处于并将长期处于社会主义初级阶段，在这一阶段过程中我国的经济不是很发达，因此许多企业为了追求物质上的增加，便采取了牺牲环境为代价的方法，从长远来看这是非常不明智的。随着改革开放以来我国经济社会的进一步发展，环境污染的现象也日益严重：许多大江大河的污染造成了可用水资源的进一步匮乏，土地荒漠化的加重给耕地本就不多的中国造成了更大的压力，废气、有毒气体等的随意排放使得我们每天呼吸的空气质量越来越差，2013年初京津冀地区罕见的特大雾霾天气，让人们熟悉了什么叫做“PM2.5”，引起这些问题的原因是多方面的，其中主要的原因就是我国能源活动的不合理造成的。在未来的社会发展中，能源对环境和健康的影响将会日益突出，是社会能够健康稳定持续向前发展的重要保障。

2 中国的能源结构

能源问题首先要看的就是能源的结构组成，我国社会发展的规律造就了以煤、石油、天然气等不可再生能源能源为主的消费结构，特别是煤炭资源的耗费更是牢牢占据的我国能源消耗的绝大比例，这一现象也主要是由我国煤炭资源总的储备量占绝对优势的原因造成的。据相关部门的不完全统计，我国预测标准煤的资源总量约为40017亿吨，在常规能源总量中能够达到85%以上的比例。虽然我国在近几年来水电资源、风电资源、太阳能资源以及核电资源等洁净能源有所发展，但就目前的我国国情而言，这一发展还是相当缓慢的，甚至可以说是微不足道，他们远远不能满足我国社会对能源耗费的需求，在短时间内还很难改变不可再生能源在整个能源活动中发挥的不可替代的作用。原因是多方面的，一是我国科技发展不到位，洁净能源的利用在很大程度上依靠科学技术的成熟度，我国在这一方面与发达国家还有着一定的差距，以利用太阳能来说，我国生产的太阳能电池板绝大部分都销往国外，这一现象表明国内的太阳能利用率非常低下；二是我国人口数量太大，作为一个拥有着13亿多人口的大国，人口素质还不是很高，不能意识的能源的耗费与环境保护的关系，大多数人还得依靠着常规能源的支持才能够存活下去，这是非常关键的一点。 龙源期刊网

化学反应与能量知识点总结

一、化学反应与能量变化的关系

化学反应过程中，不仅有物质的变化，还伴随着能量的变化。能量变化通常表现为热量的变化，有时也会以光能、电能等形式表现出来。

从化学键的角度来看，化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成。旧键断裂需要吸收能量，新键形成会释放能量。如果反应物总能量高于生成物总能量，反应就会放出能量；反之，如果反应物总能量低于生成物总能量，反应则需要吸收能量。

例如，燃烧反应一般都是放热反应，因为燃料和氧气的化学键断裂所吸收的能量小于燃烧产物化学键形成所释放的能量。而像碳酸钙高温分解这样的反应则是吸热反应，因为分解所需的能量大于生成的氧化钙和二氧化碳形成新键释放的能量。

二、常见的吸热反应和放热反应

1、 吸热反应

（1）大多数分解反应，如氯化铵受热分解。

（2）一些需要持续加热才能进行的反应，比如碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳。

（3）以碳、氢气、一氧化碳为还原剂的氧化还原反应，例如氢气还原氧化铜。 2、 放热反应

（1）所有的燃烧反应，如甲烷的燃烧。

（2）酸碱中和反应，比如盐酸和氢氧化钠的反应。

（3）金属与酸的置换反应，例如锌与稀硫酸反应生成氢气。

（4）大多数化合反应，比如二氧化硫和氧气生成三氧化硫。

三、反应热

反应热是指化学反应在一定条件下放出或吸收的热量。通常用符号

ΔH 表示，单位是 kJ/mol。

如果 ΔH 为正值，表示反应吸热；如果 ΔH 为负值，表示反应放热。

例如，对于反应 H₂(g) ＋ Cl₂(g) ＝ 2HCl(g)，ΔH ＝ －1846 kJ/mol，表示每生成 2 mol HCl 气体，放出 1846 kJ 的热量。

四、热化学方程式

热化学方程式是表示化学反应与反应热关系的化学方程式。它不仅表明了化学反应中的物质变化，还表明了能量变化。

热化学方程式与普通化学方程式的区别在于：

1、 要注明反应的温度和压强（如果是在 25℃、101 kPa 下进行的反应，可以不注明）。

第46讲 化学与能源专题

（建议1 课时）

[考试目标]

1．了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。

2．了解化学在解决能源危机中的重要作用。

3．了解煤、石油、天然气等能源及海水资源的综合利用。

[要点精析]

一、能源的分类

⑴从使用程度分

常规能源：煤、石油、天然气（矿物燃料）、水力。

新能源: 太阳能、风能、潮汐能、地热能、核能等 。

⑵从能源再生性分

可再生能源：使用后会在短期内重新形成的能源,如：风能、水能、潮汐能、太阳能。

不可再生能源：不可能在短期内重新产生出来的能源：核能、煤、石油、天然气等

（已探明储量仅用百年）。

⑶从能源的原有形态是否改变分

一级能源：直接提供能量的能源。如风、水、太阳、煤、石油、天然气燃烧 。

二级能源：由一级能源转化形成的能源。如电能、煤气、汽油、酒精等 。

⑷从对环境影响分

绿色能源：在释放能量的过程中对环境不造成化学污染的能源。如氢能、潮汐能、太阳能。

清洁能源: 对环境污染小的能源，如核能、天然气 。

不清洁能源：对环境污染大的能源，如煤直接燃烧。

二、石油、煤和天然气的综合利用

1．石油——主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃所组成的混合物，是一种极其重要的资源。

（1）石油化工——由石油产品和石油气（炼厂气、油田气、天然气）做原料来生产化工产品的工业简称。

（2）分馏——利用沸点不同将石油分成不同沸点范围的蒸馏产物的方法。分馏分为常压分馏和减压分馏两种。分馏是一种物理方法。

①常压分馏——常压下分离出低沸点的烃如溶剂油、汽油、煤油、柴油等轻质油。

②减压分馏——利用外界压强对物质沸点的影响，用降低分馏塔内压强的方法，能使重油的沸点随压强降低而降低，达到分离的效果

（3）馏分——分馏出来的各种成分。每一种馏分都是混合物。

石油分馏的产品：溶剂油（C5～C6 30～150℃）、汽油（C5～C11 220℃C以下）、煤油（C11～C16 180～310℃）、柴油（C15～C18 200～360℃）、凡士林（C16～C20 360℃以上）、石蜡（C20～C30360℃以上）、沥青（C30～C40360℃以上）。