資源簡(jiǎn)介

化學(xué)與 STSE 突破——化學(xué)與生活（背誦材料）
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化學(xué)與 STSE——化學(xué)與能源
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增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)、提高自己、掌握未來(lái)
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化學(xué)與 STSE 突破——化學(xué)與能源（背誦材料）
化學(xué)與能源
一、簡(jiǎn)介
能源是能夠提供能量的資源。這里的能量通常指熱能、電能、光能、機(jī)械能、
化學(xué)能等。
二、分類
【來(lái)源】可分為三類
①來(lái)自地球外部天體的能源(主要是太陽(yáng)能)。除直接輻射外，并為風(fēng)能、水能、
生物能和礦物能源等的產(chǎn)生提供基礎(chǔ)。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地
來(lái)自太陽(yáng)。正是各種植物通過(guò)光合作用把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下
來(lái)。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地
質(zhì)年代形成的。它們實(shí)質(zhì)上是由古代生物固定下來(lái)的太陽(yáng)能。此外，水能、風(fēng)能、
波浪能、海流能等也都是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換來(lái)的。
②地球本身蘊(yùn)藏的能量。通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有
關(guān)的能源，如原子核能、地?zé)崮艿取厝突鹕奖l(fā)噴出的巖漿就是地?zé)岬谋憩F(xiàn)。
地球可分為地殼、地幔和地核三層，它是一個(gè)大熱庫(kù)。地殼就是地球表面的一層，
一般厚度為幾公里至 70 公里不等。地殼下面是地幔，它大部分是熔融狀的巖漿，
厚度為 2900 公里。火山爆發(fā)一般是這部分巖漿噴出。地球內(nèi)部為地核，地核中
心溫度為 2000 度。可見(jiàn)，地球上的地?zé)豳Y源貯量也很大。
③地球和其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量，如潮汐能。
【產(chǎn)生】可分為一次能源和二次能源兩類
一次能源即天然能源，指在自然界現(xiàn)成存在的能源，如煤炭、石油、天然氣、
水能等。一次能源又分為可再生能源(水能、風(fēng)能及生物質(zhì)能)和非再生能源(煤
炭、石油、天然氣等)，其中煤炭、石油和天然氣三種能源是一次能源的核心，
它們成為全球能源的基礎(chǔ);除此以外，太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽堋⑸锬?br/>等可再生能源也被包括在一次能源的范圍內(nèi);
二次能源指由一次能源加工轉(zhuǎn)換而成的能源產(chǎn)品，如電力、煤氣、蒸汽及各
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種石油制品等。二次能源則是指由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)換成其他種類和形式的
能量資源，例如:電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等能源
都屬于二次能源。
【能源性質(zhì)】
有燃料型能源(煤炭、石油、天然氣、泥炭、木材)和非燃料型能源(水能、
風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?。人類利用自己體力以外的能源是從用火開(kāi)始的，最早
的燃料是木材，以后用各種化石燃料，如煤炭、石油、天然氣、泥炭等。
現(xiàn)正研究利用太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能、潮汐能等新能源。當(dāng)前化石燃料消耗
量很大，而且地球上這些燃料的儲(chǔ)量有限。未來(lái)鈾和釷將提供世界所需的大部分
能量。一旦控制核聚變的技術(shù)問(wèn)題得到解決，人類實(shí)際上將獲得無(wú)盡的能源。
【使用類型】又可分為常規(guī)能源和新型能源。
利用技術(shù)上成熟，使用比較普遍的能源叫做常規(guī)能源。包括一次能源中的可
再生的水力資源和不可再生的煤炭、石油、天然氣等資源。
新近利用或正在著手開(kāi)發(fā)的能源叫做新型能源。新型能源是相對(duì)于常規(guī)能源
而言的，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽堋⑸锬堋淠芤约坝糜诤四馨l(fā)電
的核燃料等能源。由于新能源的能量密度較小，或品位較低，或有間歇性，按已
有的技術(shù)條件轉(zhuǎn)換利用的經(jīng)濟(jì)性尚差，還處于研究、發(fā)展階段，只能因地制宜地
開(kāi)發(fā)和利用;但新能源大多數(shù)是再生能源。資源豐富，分布廣闊，是未來(lái)的主要
能源之一。
【其他】可分為：再生能源與不可再生能源
可再生能源指在短時(shí)間內(nèi)可連續(xù)再生利用的一次能源。例如，水能、風(fēng)能。
不可再生能源指經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的，短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能源。例如，煤、石油、
天然氣等。
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三、常見(jiàn)能源介紹
【乙醇汽油】在汽油在添加乙醇，可以減少二氧化碳的排放，減輕對(duì)石油的依賴。
目前我國(guó)使用的車用乙醇汽油 E10 是指加入 10%的乙醇（體積分?jǐn)?shù)）的汽油混合
燃料。93 號(hào)汽油是指汽油的辛烷值不低于 93，目前使用的都是無(wú)鉛汽油（使用
甲基叔丁基醚代替四乙基鉛來(lái)提高汽油的辛烷值）。
【煤】煤主要是有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成的復(fù)雜混合物，主要由碳、氫、氧、氮等元
素構(gòu)成。煤經(jīng)過(guò)干餾（隔絕空氣加強(qiáng)熱，化學(xué)變化）可獲得粗氨水、苯、甲苯、
二甲苯、焦炭等化工原料。煤的氣化和液化都是化學(xué)變化。煤的脫硫技術(shù)可以減
少二氧化硫的排放，鈣基固硫是最常見(jiàn)的脫硫技術(shù)。
【石油】石油是由有烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴組成混合物，主要由碳、氫、硫、氧、
氮等元素構(gòu)成。石油的分餾可獲得液化石油氣（主要成分是丙烷、丁烷、丙烯、
丁烯）、汽油、煤油、柴油等工業(yè)制品（都是混合物）。石油的催化重整是獲得
芳香烴的重要來(lái)源。 石油的裂化是為獲得較多的輕質(zhì)油。石油的裂解是為獲得
較多的氣態(tài)烯烴。
【天然氣】天然氣是以甲烷為主的烴類氣體，是高效清潔燃料，也是一種重要的
化工原料。
【太陽(yáng)能】指太陽(yáng)的熱輻射能，主要表現(xiàn)就是常說(shuō)的太陽(yáng)光線。在現(xiàn)代一般用作
發(fā)電或者為熱水器提供能源。陽(yáng)能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽(yáng)
能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽(yáng)能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、
水能等。
【地?zé)崮堋渴怯傻貧こ槿〉奶烊粺崮埽@種能量來(lái)自地球內(nèi)部的熔巖，并以熱力
形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。運(yùn)用地?zé)崮茏詈?jiǎn)單和最合乎成本效益
的方法，就是直接取用這些熱源，并抽取其能量。地?zé)崮苁强稍偕Y源。
【風(fēng)能】地球表面大量空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能。由于地面各處受太陽(yáng)輻照后氣溫
變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高
壓空氣向低壓地區(qū)流動(dòng)，即形成風(fēng)。風(fēng)能資源決定于風(fēng)能密度和可利用的風(fēng)能年
累積小時(shí)數(shù)。
【潮汐能】潮汐能是從海水面晝夜間的漲落中獲得的能量。它與天體引力有關(guān)，
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地球－月亮－太陽(yáng)系統(tǒng)的吸引力和熱能是形成潮汐能的來(lái)源。潮汐能包括潮汐和
潮流兩種運(yùn)動(dòng)方式所包含的能量，潮水在漲落中蘊(yùn)藏著巨大能量，這種能量是永
恒的、無(wú)污染的能量這類發(fā)電又可分為三種形式：1. 單庫(kù)單向；2. 雙庫(kù)單向；
3. 單庫(kù)雙向。在漲潮或落潮過(guò)程中，海水進(jìn)出水庫(kù)，帶動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。
【生物能源】生物能源(又名生物質(zhì)能)是利用有機(jī)物質(zhì)(例如植物等)作為燃料，
通過(guò)氣體收集、氣化(化固體為氣體)、燃燒和消化作用(只限濕潤(rùn)廢物)等技術(shù)產(chǎn)
生能源。只要適當(dāng)?shù)貓?zhí)行，生物質(zhì)能也是一種寶貴的可再生能源，但要看生物質(zhì)
能燃料是如何產(chǎn)生出來(lái)。全球范圍正在炒做用玉米、小麥、食糖等糧食來(lái)制造汽
油等能源來(lái)滿足日益增長(zhǎng)的需求，以及過(guò)高價(jià)格帶來(lái)的過(guò)高成本。為人類的生產(chǎn)
和生活提供各種能力和動(dòng)力的物質(zhì)資源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。
【新能源】氫能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能，新能源的方式，
只是能量利用多步驟中前移的一環(huán)。
四、補(bǔ)充
1.可燃冰屬于不可再生能源
2.火箭推進(jìn)劑在工作期間將蘊(yùn)藏的巨大化學(xué)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，部分能量
散失
3.中國(guó)能源發(fā)展的五個(gè)特點(diǎn):
（1）中國(guó)已成為世界重要的能源生產(chǎn)大國(guó)。2011 年，中國(guó)一次能源生產(chǎn)總量達(dá)
到 31.8 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，居世界第一，其中，原煤產(chǎn)量 35.2 億噸，原油 2.03 億噸，
天然氣 1027 億立方米，分別居世界第一、第五和第六。電力裝機(jī)容量已突破 11
億千瓦。能源自給率始終保持在 90%左右，中國(guó)主要依靠自己的力量，保障了 13
億人口的能源需求。
（2）節(jié)約能源、提高能效有明顯進(jìn)步。過(guò)去的 6年，中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能
源消耗累計(jì)下降 21%，相當(dāng)于減排二氧化碳 15.3 億噸。在電力、鋼鐵、水泥、
化工等高耗能行業(yè)，加快技術(shù)進(jìn)步，淘汰落后產(chǎn)能，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和節(jié)能減排。
中國(guó) 30 萬(wàn)千瓦及以上火電機(jī)組比重達(dá)到 70%以上，火電每千瓦時(shí)發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗
下降到 308 克，達(dá)到世界發(fā)達(dá)國(guó)家水平。
（3）可再生能源和新能源發(fā)展迅速。中國(guó)水電裝機(jī)已超過(guò) 2.5 億千瓦，居世界
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第一。核電投運(yùn)機(jī)組 15 臺(tái)，裝機(jī)規(guī)模 1250 萬(wàn)千瓦;在建核電機(jī)組 26 臺(tái)，在建規(guī)
模居世界第一。風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)超過(guò) 5500 萬(wàn)千瓦，成為世界風(fēng)電大國(guó)。太陽(yáng)能發(fā)
電增長(zhǎng)強(qiáng)勁，裝機(jī)容量將突破 700 萬(wàn)千瓦。
（4）能源科技裝備水平不斷提高。建成了完善的油氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)體系，復(fù)雜
區(qū)塊勘探開(kāi)發(fā)、提高油氣田采收率等技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，具備千萬(wàn)噸煉油和
百萬(wàn)噸乙烯裝置設(shè)計(jì)和制造能力。采煤機(jī)械化程度達(dá)到 60%以上，井下 600 萬(wàn)噸
綜采成套裝備全面推廣。百萬(wàn)千瓦超超臨界燃煤機(jī)組、80 萬(wàn)千瓦水輪機(jī)組實(shí)現(xiàn)
自主設(shè)計(jì)和制造。風(fēng)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電形成了完整的研發(fā)和制造產(chǎn)業(yè)鏈。
（5）能源普遍服務(wù)水平明顯提高。2011 年，中國(guó)人均一次能源消費(fèi)量達(dá)到 2.6
噸標(biāo)準(zhǔn)煤，人均用電量達(dá)到 3500 千瓦時(shí)。過(guò)去 10 年，我們通過(guò)加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)電
網(wǎng)改造，提高了農(nóng)村居民用電可靠性，同時(shí)還解決了 3500 多萬(wàn)無(wú)電人口的用電
問(wèn)題。
4.煤、石油、天然氣為化石燃料
增長(zhǎng)見(jiàn)識(shí)、提高自己、掌握未來(lái)
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