工程化学教案 第六章 过桥键联结而成。其结构单元以缩合芳香环为核心，缩合环的数目随煤化程度的增加而增加。 C为7083%时，平均环数为2，C为83%90%时，平均环数3^5，C>90%,环数目急增，环数 目〉40。煤中碳元素芳香化程度，烟煤≤80% 无烟煤接近100%， 燃煤对大气环境危害最大的成分之一：烟尘主要由煤中的灰分转化而来。煤中的灰分 主要是一些不能燃烧的矿物性杂质，含有钙、镁、铁、铅、硅和微量或痕量砷、钡、铍、铅、 汞、锌等矿物杂质，也含有少量的放射性元素。 3.水煤气：煤的气化是有控制地将氧或含氧化合物（如H0、C02等），通入高温煤炭焦炭 层或煤层)发生有机物的部分氧化反应，从而获得含有由、C0等可燃气体的过程。这些气 体可作为气体燃料 也可作为化工原料。根据所用气化剂和所得产物的不同，可燃气体大致 可分为：空气煤气、混合煤气、水煤气和半水煤气。 A.制备：利用C(s+O(g)=CO(g) △.Hm9=-393.5kJ/mol 反应产生的大量热，在隔绝空气的条件下，将水蒸气通过热焦碳， B.反应方程式：C(S+HO(g)=C0(g+H2g)△Hm9=131.3k/mol C.优点： C(s) 1204gC0g H(g+1/20h(g=H0(g）△xHm8=-285.8kJmo 缺点：C0(g)有剧毒。 4.合成气：参见P28 5.煤的液化：煤的液化主要指煤催化加氢液化，其主要任务是将煤中的HC原子比调整 至合适的数值。在煤加氢的转化过程中，催化利扮演了重要角色，Co、Ru、Pd、Pt、R 等过渡金属配合物都是煤和煤衍生液体的催化剂。目前最常用的催化利是载在多孔氧化 铝表面上用硫化物处理过的钼酸钻，对于煤裂解的各种产物的加氢非常有效，并且在含 有杂质原子的煤行生液体中寿命相当长。 五、石袖和天然气(oiland natural gas) 经处理的石油叫原油，原油及其加工所得的液体产品的总称为石油，石油是石油原油的简 称，是碳氢化合物的混合物。 石油成分十分复杂，在石油炼厂中，原油经蒸溜、催化裂化、热裂化、加氢裂化、催化 重整、石油焦化及产品精制等各种加工过程，将其各组分分离并改制成为重要的石油产品和 化工原料 开采出的天然气主要成分是甲烷，但也含有相对分子质量较大的烷烃，如乙烷、丙烷 丁烷、戊烷等。丙烷和丁烷常态下为气体，但稍微加压即可液化。天然气中各组分通常随相 对分子质量的增大而含量递减，其中还含有N2、H2、SO2、HS等。 六、氢能(hydrogen energy) 1概念：氢能是指以氢及其同位素为主体的反应中或氢状态变化过程中所释放的能量包括氢 核能和氢化学能 2.发生与生产：氢能源的开发应用必须解决三个关键问，即康价氢的大批量制备、氢的储 运和氢的合理有效利用。 A制备：工业规模化制氢有：水煤气法、天然气或裂解石油气制氢。在研究的方法有：电解 水法、热化学分解水法、光分解和光电化学分解水法。 B输送与贮存：加压气态储存、深冷液化储存、金属氢化物储氢和。非全属氢化储存。 C氢化学能的利用：宇航推进剂、燃氢飞机等。 七.典型例题 例1.在100℃，100kPa下，由1mol水汽化为1mol水蒸气。在此汽化过程中△U和△H是 否相等？若△rHm等于40.63kJ.mo1,求△U 3 工程化学教案 第六章 3 过桥键联结而成。其结构单元以缩合芳香环为核心，缩合环的数目随煤化程度的增加而增加。 C 为 70~83%时，平均环数为 2，C 为 83%~90%时，平均环数 3~5，C>90%，环数目急增，环数 目> 40。煤中碳元素芳香化程度，烟煤≤80%，无烟煤接近 100%。 燃煤对大气环境危害最大的成分之一：烟尘主要由煤中的灰分转化而来。煤中的灰分 主要是—些不能燃烧的矿物性杂质，含有钙、镁、铁、铅、硅和微量或痕量砷、钡、铍、铅、 汞、锌等矿物杂质，也含有少量的放射性元素。 3.水煤气：煤的气化是有控制地将氧或含氧化合物（如 H2O、CO2 等），通入高温煤炭(焦炭 层或煤层）发生有机物的部分氧化反应，从而获得含有 H2、CO 等可燃气体的过程。这些气 体可作为气体燃料，也可作为化工原料。根据所用气化剂和所得产物的不同，可燃气体大致 可分为：空气煤气、混合煤气、水煤气和半水煤气。 A. 制备：利用 C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔrHm Θ =-393.5kJ/mol 反应产生的大量热，在隔绝空气的条件下，将水蒸气通过热焦碳。 B. 反应方程式: C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) ΔrHm Θ =131.3kJ/mol C. 优点： 水煤气中的 CO(g)+H2(g) 完全燃烧时可放出大量 热 C(s)+1/2O2(g)=CO2(g) ΔrHm Θ =-283.0kJ/mol H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g) ΔrHm Θ =-285.8kJ/mol 缺点： CO(g)有剧毒。 4.. 合成气：参见 P28 5.煤的液化：煤的液化主要指煤催化加氢液化，其主要任务是将煤中的 H/C 原子比调整 至合适的数值。在煤加氢的转化过程中，催化利扮演了重要角色，Co、Ru、Pd、Pt、Rh 等过渡金属配合物都是煤和煤衍生液体的催化剂。目前最常用的催化利是载在多孔氧化 铝表面上用硫化物处理过的钼酸钴，对于煤裂解的各种产物的加氢非常有效，并且在含 有杂质原子的煤衍生液体中寿命相当长。 五、石油和天然气（oiill and naturall gas） 未经处理的石油叫原油，原油及其加工所得的液体产品的总称为石油，石油是石油原油的简 称，是碳氢化合物的混合物。 石油成分十分复杂，在石油炼厂中，原油经蒸溜、催化裂化、热裂化、加氢裂化、催化 重整、石油焦化及产品精制等各种加工过程，将其各组分分离并改制成为重要的石油产品和 化工原料。 开采出的天然气主要成分是甲烷，但也含有相对分子质量较大的烷烃，如乙烷、丙烷、 丁烷、戊烷等。丙烷和丁烷常态下为气体，但稍微加压即可液化。天然气中各组分通常随相 对分子质量的增大而含量递减，其中还含有 N2、H2、SO2、H2 S 等。 六、氢能（hydrogen energy） 1.概念：氢能是指以氢及其同位素为主体的反应中或氢状态变化过程中所释放的能量包括氢 核能和氢化学能。 2.发生与生产：氢能源的开发应用必须解决三个关键问题，即廉价氢的大批量制备、氢的储 运和氢的合理有效利用。 A.制备：工业规模化制氢有：水煤气法、天然气或裂解石油气制氢。在研究的方法有：电解 水法、热化学分解水法、光分解和光电化学分解水法。 B.输送与贮存：加压气态储存、深冷液化储存、金属氢化物储氢和．非全属氢化储存。 C.氢化学能的利用：宇航推进剂、燃氢飞机等。 七.典型例题 例 1.在 100o C，100kPa 下，由 1mol 水汽化为 1mol 水蒸气。在此汽化过程中ΔU 和ΔH 是 否相等？若ΔrHm 等于 40.63kJ.mol-1，求ΔU