本小节学习重点：

化石能源的新利用；

化学电池对人们生活的影响。

一、化石燃料

当代工业的粮食—煤炭

当代工业的血液—石油

最清洁的化石燃料—天然气

1、煤炭

大约在5000年前，人类曾把煤炭作为装饰品。

煤炭是世界上储存量最丰富的化石燃料之一。

世界上煤的总储存量约为13万亿吨。我国探明的煤炭可采储存量为7300多亿吨，居世界第一，占世界总储量的45.7%。我国也是世界第一产煤和用煤大国。

煤是一种具有高碳氢比的复杂混合物，其主要成分是碳和氢，还有少量的氧、氮、硫等。

分子式：C125H97O9NS  

成分：C 84.3%   H  5.1%  O  7.5%   N 1.5%  S  1.6%

            水分、挥发物、无机物灰分

基本结构单元：由数十个五元环和六元环组成的稠环化合物

煤粒的核心部分：“沥青类”或“树脂类”高分子化合物

（1）煤炭直接作为燃料存在的问题：环境污染、燃烧率低

（2）加工的目的：

除去所含S、N和无机物——解决环境污染问题

降低分子量提高氢含量——提高使用价值

（3）加工与转化的方式

煤的干馏

煤的气化

煤的液化

水煤浆 

A 水煤气

将空气通过装有灼热的焦炭的塔柱，会发生放热反应：

C（s）+O2（g）==CO2（g）  △H=-393.5kJ·mol-1

放出的大量热量可使焦炭的温度上升到约1500℃。切断空气，将水蒸气通过灼热的焦炭，发生下列反应：

C（s）+H2O（g）==CO（g）+H2  △H=-131.3 kJ·mol-1

B 合成气

   将纯氧气和水蒸气在加压下通过灼烧的煤，可使煤中的苯酚等挥发出来，并生成一种气态混合物燃料，其体积分数为：40%H2、15%CO、15%CH4、30%CO2。

煤的液化

以煤炭为原料，通过化学加工过程，生产油品和石油化工产品。主要有两种方式：

直接液化：将煤炭先磨成煤粉，然后与溶剂（煤焦油）、催化剂混合为浆状物，在温度为673-773K，压力大于10 MPa下加氢直接生产重质液体燃料。一般二、三吨煤粉可得一吨液化油。

间接液化：将煤粉先气化成CO和H2，然后用高压催化合成液体燃料。

煤的干馏

把煤在隔绝空气的密闭炼焦炉内加热，随着温度升高，煤中的有机物质逐渐开始分解，得到气态的炉煤气、液态的煤焦油和固态的焦炭。煤焦油中有很多苯、甲苯、二甲苯、酚类、萘等，是宝贵的化工原料。

                                           

2、石油

    我国对石油的开发利用有着悠久的历史。早在2000多年前，我们的祖先就在现陕西的延安一带发现了石油，并将其称为石漆、石液、石脂水、石脑油、猛火油等。到宋代，著名的科学家沈括在《梦溪笔谈》一书中提出了“石油”一词，并一直沿用至今。

    自从1883年发明了汽油发动机和 1893年发明了柴油机以来，石油的身价倍增，并获得了“工业血液”的美称。

石油是多种碳氢化合物的混合物，主要是烷烃、环烷烃、芳香烃和烯烃，以及少量的有机硫化物、有机氮化物、水分和矿物质等。

用催化裂解的方法把大分子裂解成小分子，用催化重整的方法改变分子结构得到效果更佳的燃料。

石油不仅是重要的燃料资源，还是一种宝贵的化工原料，石油化工就是以它为母体发展起来的。

石油化学工业以石脑油等石油产品为原料，首先经裂解转化为乙烯、丙烯、丁烯等，然后进一步精加工成为聚烯烃及一些重要的精细化工原料

车用汽油

汽油在发动机中正常燃烧时，火焰的传播速度约为30-70m·s-1。但当混合气已燃烧2/3-3/4时，未燃烧的混合气中产生了高度密集的过氧化物，它的分解使混合气中出现了许多燃烧中心，燃烧速率猛增，产生强大的压力脉冲，火焰的传播速率可达800-1000m·s-1，这种燃烧就是爆燃。

汽油的抗爆性与组成汽油的烃类有关。正构烷烃随碳原子数增多抗爆性降低，异构烷烃随支链的增多抗爆性升高，环烷烃抗爆性居中，而芳香烃及其衍生物抗爆性较高。

为了提高汽油的抗爆性，常向汽油中添加抗爆剂。四乙基铅破坏生成的过氧化物，但会生成硬质的PbO颗粒，它会沉积在燃烧室，因而要同时加入一定量的导出剂溴乙烷（或二溴乙烷），使PbO转化为PbBr2。目前，很多国家已禁止使用含铅汽油，现在的抗爆剂多采用甲基叔丁基醚

不同的标号指的是此标号汽油辛烷值的大小，汽油的标号越高，辛烷值含量越高，越不容易发生爆燃。

应根据发动机的压缩比选用汽油，压缩比高的车辆应该选用高标号汽油，从而保证在发动机不发生爆燃的情况下动力输出最佳、成本最低。

压缩比高，动力性好、热效率高，车辆加速性、最高车速等会相应提高。

石油植物

石油植物亦称植物能源，在一些植物体内含有跟石油差不多的液体燃料。如巴西热带森林的“香波树”，只要在树上挖个洞，油就会流出来。美国的“黄鼠草”及西海岸的巨型藻，澳大利亚的丛粒藻等也都能提炼出石油。

3、天然气

天然气是一种优质的气体燃料和重要的化工原料。我国是世界上最早开采和利用天然气的国家，早在公元前221年，我国就在四川省自流井气田钻成深约100m的天然气井。

天然气是世界上第三大贸易燃料，占全球能源消费总量的23%，是消费需求增长速度最快的能源。