什么是生物质能
生物质能是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细密成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。
生物质能源包括:能源林木、能源作物、水生植物、各种有机的废弃物等,它们是通过植物的光合作用转化而成的可再生资源。
生物质有广义和狭义之分,广义上的生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体,即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质,包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。
狭义上的生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。
扩展资料:
生物质能具有四大特征:
1、一是可再生性。由于可以通过植物的光合作用而形成,生物质能与风能、太阳能等一样是可再生能源,源源不断生产,保障永续利用。
2、二是绿色环保。一方面,由于生物质中硫含量、氮含量很低,燃烧过程中基本不会造成有害气体;另一方面,生物质燃烧排放释放的二氧化碳的量与其生长需要的二氧化碳相当,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,不会加剧温室效应。
3、三是分布广泛、总量丰富。根据生物学家的估算,陆地每年生产1000亿一1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界年能源需求总量。
4、四是广泛应用性。生物质能源可以以沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等形式存在,应用在国民经济的各个领域。
参考资料来源:百度百科-生物质能
参考资料来源:人民网-“古典”能源迈上复兴路-中国生物质能开发利用成果丰硕
生物质能的热值和热效率高是因为温度问题。生物质能的原理:热值及热效率低,体积大而不易运输。另外,生物质能木质素、纤维素之类难降解有机物,因此利用、转化技术也更为复杂多样,特别是利用生物催化、转化的技术更为重要。
1.2能源与环境
人类正面临着发展与环境的双重压力。经济社会的发展以能源为重要动力,经济越发展,能源消耗多,尤其是化石燃料消费的增加,就有两个突出问题摆在我们面前:一是造成环境污染日益严重,二是地球上现存的化石燃料总有一天要掘空。按消费量推算,世界石油资源在今后50年到80年间将最终消耗殆尽。到2059年,也就是世界上第一口油井开钻二百周年之际,世界石油资源大概所剩无几。另一方面,由于过度消费化石燃料,过快、过早地消耗了这些有限的资源,释放大量的多余能量和碳素,打破了自然界的能量和碳平衡,是造成臭氧层破坏,全球气候变暖,酸雨等灾难性后果的直接因素。这就是说,如果不发展出新的能源来取代化石常规能源在能源结构中的主导地位,在21世纪必将发生严重的、灾难性的能源和环境危机,是人类在下一世纪所面临的三大最可能发生的灾难之一。
1.3国家安全
固然,发展生物质能源不是获得新的能源的唯一途径,人类可以采用高技术手段获得核能源,甚至从外太空获得能源,但其中的危害也是有目共睹的。首先,核能源的发展极可能给已经不安的世界带来新的不稳定因素,甚至直接威胁到人类的生存环境;其次,各国或各集团在人类下世纪技术水平下所能到达的有限外太空区域内进行的能源开发,将不可避免地引发新的争夺或争端,其祸福不言自明。而生物质能源则不仅是最安全、最稳定的能源,而且通过一系列转换技术,可以生产出不同品种的能源,如固化和炭化可以生产因体燃料,气化可以生产气体燃料,液化和植物油可以获得液体燃料,如果需要还可以生产电力等等。目前,世界各国,尤其是发达国家,都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术,保护本国的矿物能源资源,为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
2.国外生物质能技术的发展状况
生物质能源的开发利用早已引起世界各国政府和科学家的关注。有许多国家都制定了相应的开发研究计划,在日本的阳光计划、印度的绿色能源工程、美国的能源农场和巴西的酒精能源计划等发展计划。其它诸如丹麦、荷兰、德国、法国、加拿大、芬兰等国,多年来一直在进行各自的研究与开发,并形成了各具特色的生物质能源研究与开发体系,拥有各自的技术优势。
2.1沼气技术
主要为厌氧法处理禽畜粪便和高浓度有机废水,是发展较早的生物质能利用技术。80年代以前,发展中国家主要发展沼气池技术,以农作物秸秆和禽畜粪便为原料生产沼气作为生活炊事燃料。如印度和中国的家用沼气池;而发达国家则主要发展厌氧技术,处理禽畜粪便和高浓度有机废水。目前,日本、丹麦、荷兰、德国、法国、美国等发达国家均普遍采取厌氧法处理禽畜粪便,而象印度、菲律宾、泰国等发展中国家也建设了大中型沼气工程处理禽畜粪便的应用示范工程。采用新的自循环厌氧技术。荷兰IC公司已使啤酒废水厌氧处理的产气率达到10m3/m3.d的水平,从而大大节省了投资、运行成本和占地面积。美国、英国、意大利等发达国家将沼气技术主要用于处理垃圾,美国纽约斯塔藤垃圾处理站投资2000万美元,采用湿法处理垃圾,日产26万m3沼气,用于发电、回收肥料,效益可观,预计10年可收回全部投资。英国以垃圾为原料实现沼气发电18MW,今后10年内还将投资1.5亿英镑,建造更多的垃圾沼气发电厂。
2.2生物质热裂解气化
早在70年代,一些发达国家,如美国、日本、加拿大、欧共体诸国,就开始了以生物质热裂解气化技术研究与开发,到80年代,美国就有19家公司和研究机构从事生物质热裂解气化技术的研究与开发;加拿大12个大学的实验室在开展生物质热裂解气化技术的研究;此外,菲律宾、马来西亚、印度、印尼等发展明家也先生开展了这方面的研究。芬兰坦佩雷电力公司开始在瑞典建立一座废木材气化发电厂,装机容量为60MW,产热65MW,1996年运行:瑞典能源中心取得世界银行贷款,计划在巴西建一座装机容量为20-3OMW的发电厂,利用生物质气化、联合循环发电等先进技术处理当地丰富的蔗渣资源。
2.3生物质液体燃料
另一项令人关注的技术,因为生物质液体燃料,包括乙醇、植物油等,可以作为清洁燃料直接代替汽油等石油燃料。巴西是乙醇燃料开发应用最有特色的国家,70年代中期,为了摆脱对进口石油的过度依赖,实施了世界上规模最大的乙醇开发计划,到1991年,乙醇产量达到130亿升,在980万辆汽车中,近400万辆为纯乙醇汽车,其余大部分燃用20%的乙醇-汽油混合燃料,也就是说乙醇燃料已占汽车燃料消费量的50%以上。1996年,美国可再生资源实验室已研究开发出利用纤维素废料生产酒精的技术,由美国哈斯科尔工业集团公司建立了一个1MW稻壳发电示范工程:年处理稻壳12,000吨,年发电量800万度,年产酒精2,500吨,具有明显的经济效益。
2.4其它技术
此外,生物质压缩技术可书固体农林废弃物压缩成型,制成可代替煤炭的压块燃料。如美国曾开发了生物质颗粒成型燃料:泰国、菲律宾和马来西亚等第三世界国家发展了棒状成型燃料。
3.我国的生物质能源
我国基本上是一个农业国家农村人口占总人口的70%以上,生物质一直是农村的主要能源之一,在国家能源构成中也占有益要地位。
3.1生物质能资源
我国现有森林、草原和耕地面积41.4亿公顷,理论上生物质资源理可达650亿吨/年以上(在但第平方公里土地面积上,植物经过光合作用而产生的有机碳量,每年约为158吨)。以平均热值为15,000千焦/公斤计算,折合理论资源最为33亿标准煤,相当于我国目前年总能耗的3倍以上.
实际上,目前可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。据调查,目前我国秸秆资源量已超过7.2亿吨,约3.6亿吨标准煤,除约1.2亿吨作为饲料、造纸、纺织和建材等用途外其余6亿吨可作为能源用途:薪柴的来源主要为林业采伐、育林修剪和薪炭林,一项调查表明:我国年均薪柴产量约为1.27亿吨,折合标准煤0.74亿吨:禽畜粪便资源量约1.3亿吨标准煤;城市垃圾量生产量约1.2亿吨左右,并以每年8%-10%的速度增,据估算,我国可开发的生物质能资源总量约7亿吨标准煤。
3.2生物质能源和利用
我国生物质的能源利用绝大部分用于农村生活能源,极少部分用于乡镇企业的工业生产:而利用方式长期来一直以直接燃烧为主,只是近年来才开始采用新技术利用生物质能源,但规模较小。普及程度较低,在国家,甚至农村的能源结构中占有极小的比例。
生物质直接燃烧方式不仅热效率低下,而且大量的烟尘和余灰的排放使人们的居住和生活环境日益恶化,严重损害了妇女、儿童的身心健康。此外,还对生态、社会和经济造成极其不利的影响:
1.在必须使用生物质能源而利用方式不合理的情况下,必然对森林等自然资源进行不合理采伐,破坏了自然植被和生态平衡;
2.对于有机垃圾、有机废水、有机废渣、禽畜粪便以及部分农业废弃物等资源没有充分加以利用,不仅造成资源浪费,而且使其成为主要的有机污染源,除造成严重的大气和水污染之外,还排放大量的温室气体,加剧了全球温室效应;
3.同时,随着经济的迅速发展和人民生活水平的提高,能源短缺问题必将成为21世纪阻碍国家经济的持续发展的重大问题,必须予以足够的重视,并采取有效措施着力加以解决。
事实上,大力开发和利用生物质能源,对于缓解21世纪的能源、环境和生态问题具有重要意义,产生诸多利益;
4.减少污染,改善人民生活条件。不管是有机污水处理、城镇垃圾能源的利用还是秸秆热解利用中一个重要的共同点解决环境污染问题,这也是大部分生物质利用的首要目标。
5.解决农村能源供应问题,提高农民生活水平。
我国农村能源供应紧张,而生物质源丰富,所以可利开展利用生物质能,可以改善农村的能量供应。提高他们的生活水平。
6.改善能源结构,减轻对对环境的压力。我国可开发的生物资源达7亿吨,如果能充分开发,可以在我国的能源消费中占重要的地方,这对改善我国能源结构,减少我国对石化燃料的依赖,进而减少我国CO2和SO2等污染物的排放,最终缓解能源消耗给环境造成的压力有重要的意义。
3.3市场需求
可以预计,随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,生物质能利用技术和装置的市场前景将会越来越广阔。主要依据:
1.目前,绝大部分农作物秸秆因得不到有效利用而就地焚烧于农田,不仅浪费了大量的能源,而成了严重的环境污染,给社会生活和经济发展造成了一定程度的负面影响。如发生在成都双流机场和首都机场的烟尘事件。逐渐富裕起来的农民,随着生活水平的提高,迫切改变原来直接燃用秸秆薪柴烟薰火燎的炊事取暖局面,以生物质可燃气作为他们的生活能源,就会改善其卫生环境,提高生活质量,减轻劳动强度。
2.众多粮食、木材、茶叶、果类等加工厂,每天都有大量的谷壳、锯末、木屑、果壳等废弃物产出堆放,利用生物质气化技术将其转换成可燃气,生产出优质能源,变废为宝,可谓一举两得。
3.禽畜粪便既是极为有害大环境污染源泉又是重要的生物质能资源,随着大型畜牧场的不断建成和发展,所产生的环境污染也日趋严重。应用厌氧技术处理禽畜粪便更具有能源与环境双重意义。
4.随着我国社会经济的迅速发展,城市人口的增多和居民生活的改善,城市的垃圾处理问题便显得日益突出。我国的以北京为例,1995年,年垃圾产量均已突破400万吨,1996年北京的垃圾量则达485万吨。采用厌氧技术处理有机垃圾,不仅可获得能源,而且达到低费用治理污染的目的。
5.我国的边远地区,生物质资源丰富,多属于缺电、少电地区,可将生物质气化发电,或供热可自产自用。
6.事买上,生物质能源技术之所以具有广阔的市场前景,其优势在于开发利用生物质能源不仅可以获得取之不尽的能源,而且具有保护环境,节省资源的功能。
3.4我国生物质能技术发展现状与问题
我国政府及有关部门对生物质能源利用极为重视,国家几位主要领导人曾多次批示和指示加强农作物秸秆的能源利用。国家科委已连续在三个国家五年计划中将生物质能技术的研究与应用列为重点研究项目,涌现出一大批优秀的科研成果和成功的应用范例,如产用沼气池、禽畜粪便沼气技术、生物质气化发电和集中供气、生物压块燃料等,取得了可观的社会效益和经济效益。同时,我国已形成一支高水平的科研队伍,包括国内有名的科研院所和大专院校:拥有一批热心从事生物质热裂解气化技术研究与开发的著名专家学者。
a.沼气技术是我国发展最早、曾晋遍推厂的生物质能源利用技术。70年代,我国为解决农村能源短缺的问题,曾大力开发和推广户用沼气地技术,全国已建成525万户用沼气池。在最近的连续三个五年计划中,国家都将发展新的沼气技术列为重点科技攻关项目,计划实施了一大批沼气及其利用的研究项目和示范工程。至今,我国已建设了大中型沼气池3万多个,总容积超过137万m3,年产沼气5,500万m3,仅100m3以上规模的沼气工程就达630多处,其中集中供气站583处,用户8.3万户,年均用气量431m3,主要用于处理禽畜粪便和有机废水。这些工程都取得了一定程度的环境效益和社会效益,对发展当地经济和我国厌氧技术起到了积极作用。在“九五”计划中,应用于处理高浓度有机废水和城市垃圾的高效厌氧技术被列为科技攻关重点项目,分别由中科院成都生物研究所和杭州能源环境研究所承担实施,现已取得预期的进展。
我国厌氧技术及工程中存在的主要问题:相关技术研究少、辅助设备配套性差、自动化程度低、非标设备加工粗糙、工程造价高、开放式前后处理的二次污染严重等。
b.我国的生物质气化技术近年有了长足的发展,气化炉的形式从传统上吸式、下吸式到最先进的流化床、快速流化床和双床系统等,在应用上除了传统的供热之外,最主要突破是农村家庭供气和气化发电上。“八五”期间,国家科委安排了“生物质热解气化及热利用技术”的科技攻关专题,取得了相当成果:采用氧气气化工艺,研制成功生物质中热值气化装置;以下吸式流化床工艺,研制成功l00户生物质气化集中供气系统与装置:以下吸式固定床工艺,研制成功食品与经济作物生物质气化烘干系统与装置;以流化床干馏工艺,研制成功1000户生物质气化 集中供气系统与装置。“九五”期间,国家科委安排了“生物质热解气化及相关技术”的科技攻关专题,重点研究开发1MW大型生物质气化发电技术和农村秸秆气化集中供气技术。目前全国已建成农村气化站近200多个,谷壳气化发电100多台套,气化利用技术的影响正在逐渐扩大。
c.“八五”期间,我国开始了利用纤维素废弃物制取乙醇燃料技术的探索与研究,主要研究纤维素废弃物的稀酸水解及其发酵技术,并在“九五”期间进入中间试验阶段。我国已对植物油和生物质裂解油等代用燃料进行了初步研究:如植物油理化特性、酯化改性工艺和柴油机燃烧性能等方面进行了初步试验研究。“九五”期间,开展了野生油料植物分类调查及育种基地的建设。我国的生物质液化也有一定研究,但技术比较落后,主要开展高压液化和热解液化方面的研究。
d.此外,在“八五”期间,我国还重点对生物质压缩成型技术进行了科技攻关,引进国外先进机型,经消化、吸收,研制出各种类型的适合我国国情的生物质压缩成型机,用以生产棒状、块状或颗粒生物质成型燃料。我国的生物质螺旋成型机螺杆使用寿命达500小时以上,属国际先进水平。
虽然我国在生物质能源开发方面取得了巨大成绩,技术水平却与发达国家相比仍存在一定差距,如:
a.新技术开发不力,利用技术单一。我国早期的生物质利用主要集中在沼气利用上,近年逐渐重视热解气化技术的开发应用,也取得了一定突破,但其他技术开展却非常缓慢,包括生产酒精、热解液化、直接燃烧的工业技术和速生林的培育等,都没有突破性的进展。
b.由于资源分散,收集手段落后,我国的生物质能利用工程的规模很小;为降低投资,大多数工程采用简单工艺和简陋设备,设备利用率低,转换效率低下。所以,生物质能项目的投资回报率低,运行成本高,难以形成规模效益,不能发挥其应有的、重大的能源作用。
c.相对科研内容来说,投入过少,使得研究的技术含量低,多为低水平重复研究,最终未能解决一些关键技术,如:厌氧消化产气率低,设备与管理自动化程度较差;气化利用中焦油问题没有彻底解决,给长期应用带来严重问题;沼气发电与气化发电效率较低,相应的二次污染问题没彻底解决。导致许多工程系统常处于维修或故障的状态,从而降低了系统运行强度和效率。
此外,在我国现实的社会经济环境中,还存在一些消极因素制约或阻碍着生物质能利用技术的发展、推广和应用,主要表现为:
a.在现行能源价格条件下,生物质能源产品缺乏市场竟争能力,投资回报率低挫伤了投资者的投资积极性,而销售价格高又挫伤了消费者的积极性。
b.技术标准未规范,市场管理混乱。在秸杆气化供气与沼气工程开发上,由于未有合适的技术标准和严格的技术监督,很多未具备技术力量的单位和个人参与了沼气工程承包和秸杆气化供气设备的生产,引起项目技术不过关,达不到预期目标,甚至带来安全问题,这给今后开展生物质利用工作带来很大的负面影响。
c.目前,有关扶持生物质能源发展的政策尚缺乏可操作性,各级政府应尽快制定出相关政策,如价格补贴和发电上网等特殊优惠政策。
d.民众对于生物质能源缺乏足够认识,应加强有关常识的宣传和普及工作。
e.政府应对生物质能源的战略地位予以足够重视,开发生物质能源是一项系统工程,应视作实现可持续发展的基本建设工程。
4.发展方向与对策
4.1发展方向
我国的生物质能资源丰富,价格便宜,而经济环境和发展水平对生物质技术的发展处于比较有利的阶段。根据这些特点,我国生物质的发展既要学习国外先进经验,又要强调自己的特色,所以,今后的发展方向应朝着以下几方面:
a.进一步充分发挥生物质能作为农村补充能源的作用,为农村提供清洁的能源,改善农村生活环境及提高人民生活条件。这包括沼气利用、秸杆供气和小型气化发电等实用技术。
b.加强生物质工业化应用,提高生物质能利用的比重,提高生物质能在能源领域的地位。这样才能从根本上扩大生物质能的影响,为生物质能今后的大规模应用创造条件,也是今后生物质能能否成为重要的替代能源的关键。
c.研究生物质向高品位能源产品转化的技术,提高生物质能的利用价值。这是重要的技术储备,是未来多途径利用生物质的基础,也是今后提高生物质能作用和地位的关键。
d.同时,利用山地、荒地和沙漠,发展新的生物质能资源,研究、培育、开发速生、高产的植物品种,在目前条件允许的地区发展能源农场、林场,建立生物质能源基地,提供规模化的木质或植物油等能源资源。
4.2对策
根据上面的主要发展方向,今后我国生物质利用技术能否得到迅速发展,主要取决于以下几个方面:
a.在产业化方面:加强生物质利用技术的商品化工作,制定严格的技术标准,加强技术监督和市场管理,规范市场活动,为生物质技术的推广创造良好的市场环境。
b.在工业化生产与规模化应用方面:加强生物质技术与工业生产的联系,在示范应用中解决关键的技术在技术研究方面:既重点解决推广应用中出现的技术难题,在生产实践中提高并考验生物质能技术的可靠性和经济性,为大规模使用生物质创造条件。
c.在技术研究方面:既重点解决推广应用中出现的技术难题,如焦油处理,寒冷地区的沼气技术等,又要同时开展生物质利用新技术的探索,如生物质制油,生物质制氧等先进技术的研究。
d.制定一项生物质能源国家发展计划,引进新技术、新工艺,进行示范、开发和推广,充分而合理地利用生物质能资源。在21世纪,逐步以优质生物质能源产品(固体燃料、液体燃料、可燃气、由、执等形式)取代部分矿物燃料,解决我国能源短缺和环境污染等问题。
4.3优先领域
.秸秆能源利用
.有机垃圾处理及能源化
.工业有机废渣与废水处理及能源化
.生物质液体燃料
4.4重大关键技术
.高效生物质气化发电技术
.有机垃圾IGCC发电技术
.高效厌氧处理及沼气回收技术
.纤维素制取酒精技术
.生物质裂解液化技术
.能源植物培育及利用技术
5.结语
生物质能源在未来世纪将成为可持续能源重要部分。我国幅员辽阔,但化石能源资源有限,生物质资源丰富,发展生物质能源具有重要的战略意义和现实意义。采用高新技术将秸秆、禽畜粪便和有机废水等生物质转化为高品位能源,开发生物质能源将涉及农村发展、能源开发、环境保护、资源保护、国家安全和生态平衡等诸多利益。希望得到社会各界、各级政府、专家学者的广泛关注与支持,为我国的生物质能源事业创造有益的发展环境。
2. 红外光谱仪:主要测定有机物中官能团的种类;
3. 紫外光谱仪:有机物中的共轭结构(主要指苯环);
4. 质谱仪:有机物的相对分子质量,对测定结构也有一定的帮助;
5. 原子吸收(发射)光谱仪:测定物质的的金属元素,也可测定非金属元素;
6. 分光光度计:测定溶液中物质的成分以含量,重点是测反应速率;
7. 色谱分析仪:利用不同物质在固定相和流动相中分配比的不同,对物质进行分离,主要分类物理性质和化学性质相近的物质,纸层析就是其中的一种;
8. 李比希燃烧法:测定有机物中C、H、O、N、Cl的有无及含量,CO2、H2O、N2、HCl;
9. 铜丝燃烧法:测定有机物中是否含卤素,火焰为绿色说明含有卤素;
10. 钠熔法:测定有机物是否含有X、N、S,NaX、Na2S、NaCN;
11. 元素分析仪:测定物质中元素的种类;
12. 扫面隧道显微镜:观察、操纵物质表面的原子和分子;
化学史
1. 道尔顿:提出原子学说;
2. 汤姆生:在阴极射线实验基础上提出“葡萄干面包式”模型;
3. 卢瑟福:在α粒子散射实验基础上提出“核+电子”模型;
4. 波尔:在量子力学基础上提出轨道模型;
5. 舍勒:发现氯气;
6. 维勒:人工合成尿素;
7. 门捷列夫:元素周期表;
材料及成分
1. 火棉:纤维素与硝酸完全酯化的产物;
2. 胶棉:纤维素与硝酸不完全酯化的产物;
3. 人造丝、人造毛、人造棉、黏胶纤维、铜氨纤维主要成分都是纤维素;
4. 醋酸纤维:纤维素与醋酸酐酯化后的产物;
5. 光导纤维:成分为SiO2,全反射原理;
6. Al2O3:人造刚玉、红宝石、蓝宝石的主要成分;
7. SiO2:硅石、玻璃、石英、玛瑙、光纤的主要成分;
8. 硅酸盐:水泥、陶器、瓷器、琉璃的主要成分;
9. 新型无机非金属材料:氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷、光纤等;
具有耐高温、强度大的特性,还具有电学特性、光学特性、生物功能;
10. 传统无机非金属材料:水泥、玻璃、陶瓷;
11. 新型高分子材料:高分子膜、尿不湿、隐形眼镜、人造关节、心脏补片、液晶材料等;
12. 三大合成材料:合成塑料、合成纤维、合成橡胶;
能源问题
1. 石油:烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物
石油的分馏是物理变化,石油的裂化、裂解都是化学变化
2. 煤:主要成分是碳
煤的干馏、气化、液化都是化学变化;
3. 生物质能:通过光合作用,太阳能以化学能的形式贮藏在生物质中的能量形式;
木材、森林废弃物、农业废弃物、植物、动物粪便、沼气等;
4. 新能源:太阳能、风能、潮汐能、氢能、核能;
环境问题与食品安全
1. 臭氧层空洞:氟利昂进入平流层导致臭氧减少;
2. 温室效应:大气中CO2、CH4增多,造成全球平均气温上升;
3. 光化学烟雾:NxOy在紫外线作用下发生一系列的光化学反应而生成的有毒气体;
4. 赤潮:海水富营养化;
5. 水华:淡水富营养化;
6. 酸雨:pH<5.6;
7. 室内污染:HCHO、苯、放射性氡、电磁辐射;
8. PM2.5:直径≤2.5μm(2.5×10-6m)能在空中长时间悬浮,颗粒小,表面积大,能吸附大量有害有毒物质(如金属、微生物);
雾霾天气的形成于部分颗粒在空气中形成气溶胶有关
9. 非法食品添加剂:吊白块、苏丹红、三聚氰胺、硼酸、荧光增白剂、瘦肉精、工业明胶;
10. 腌制食品:腌制过程中会产生亚硝酸盐,具有致癌性;
11. 地沟油:地沟油中有黄曲霉素,具有致癌性;可以制肥皂盒生物柴油;
12. 绿色化学:绿色化学是指化学反应及其过程以“原子经济性”为基本原则,即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子,实现“零排放”。绿色化学的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原料,最大限度地节约能源,在化工生产的各环节都实现净化和无污染的反应途径;
糖 类
1. 单糖:丙糖:甘油醛(最简单的糖)CH2(OH)CH(OH)CHO戊糖:核糖、脱氧核糖;己糖:葡萄糖、半乳糖、果糖;
2. 二糖:
分子式 名称 有无醛基 水解产物
蔗糖 无 葡萄糖+果糖
C11H22O11 麦芽糖 有 葡萄糖+葡萄糖
同分异构体 乳糖 有 葡萄糖+半乳糖
纤维二糖 有 葡萄糖+葡萄糖
3. 多糖:①淀粉(C6H10O5)n和纤维素(C6H10O5)n,n值是一个区间,故两者不是同分异构体,都是混合物;
②判断淀粉水解程度的方法 (在酸性条件下水解)
a.尚未水解:必须先加NaOH中和硫酸,再加入新制氢氧化铜加热,无砖红色沉淀;
b.完全水解:加入碘水,不呈蓝色
c.取两份,一份加入碘水呈蓝色;一份加入NaoH中中和硫酸后,再加入新制氢氧化铜加热,有砖红色沉淀
③人体中无纤维素酶,不能消化纤维素,多吃含纤维素食物可促进肠道蠕动;
氨基酸和蛋白质
1. α-氨基酸:氨基和羧基连在同一个碳上
天然蛋白质水解生成的氨基酸都是.α-氨基酸;
2. 两性:-NH2具有碱性,-COOH具有酸性
固体氨基酸主要以内盐形式存在,所以具有较高的熔沸点,且难溶于有机溶剂;
两个不同的氨基酸缩合形成二肽,有四种不同的产物(两个自身,两个交叉);
3. 分离:当氨基酸以两性离子存在于溶液中时,其溶解度最小,而不同的氨基酸出现这种情况的pH各不相同,故可利用此差异,通过调节溶液的pH值来分离氨基酸;
4. 盐析:许多蛋白质在水中有一定的溶解度,溶于水形成胶体;
在浓度较高的低盐金属盐(Na2SO4)或铵盐中,能破坏胶体结构而使蛋白质溶解度降低,从而使蛋白质变成沉淀析出,析出的蛋白质仍具有生物活性;
5. 变质:①重金属盐、强酸、强碱、甲醛、酒精等可使蛋白质变性而失去活性,析出的蛋白质不再溶于水;
②当人体误食重金属盐时,可喝大量的牛奶、豆奶、鸡蛋清来解毒;
③酒精消毒是破坏了病毒的蛋白质活性而杀死病毒;
6. 颜色反应:①蛋白质遇双缩脲试剂呈玫瑰紫色;②含苯环的蛋白质与浓硝酸作用生成黄色物质;③氨基酸遇茚三酮呈紫色;
7. 氢键存在:①蛋白质的二级结构;②DNA双螺旋结构,AT之间两条,CG之间三条;
油 脂
1. 油脂不是高分子,是由高级脂肪酸与甘油形成的酯类;
2. 油:不饱和脂肪酸甘油酯,常温液态,如豆油、花生油;能使溴水退色;不能从溴水中萃取溴单质;
3. 脂肪:饱和脂肪酸甘油酯,常温固态,如猪油、牛油油;
4. 皂化反应:油脂与碱反应生成甘油与高级脂肪酸钠;
5. 油脂硬化:不饱和高级脂肪酸甘油酯与氢气反应生成饱和高级脂肪酸甘油酯
6. 油脂和矿物油不是同一物质,矿物油是烃类;
7. 天然的油脂都是混合物;
8. 硬水中有较多的Mg2+、Ca2+,会生成不溶于水的(C17H35COO)2Mg和(C17H35COO)2Ca,使肥皂的消耗量增加,故不宜在硬水中使用肥皂;
9. 不饱和脂肪酸甘油酯中的双键会被空气氧化而变质;
10. 地沟油和人造奶油都是油脂;
化学中的不一定
1. 原子核不一定都是由质子和中子构成的。如氢的同位素(11H)中只有一个质子。
2. 酸性氧化物不一定都是非金属氧化物。如Mn2O7是HMnO4的酸酐,是金属氧化物。
3. 非金属氧化物不一定都是酸性氧化物。如CO、NO都不能与碱反应,是不成盐氧化物。
4. 金属氧化物不一定都是碱性氧化物。如Mn2O7是酸性氧化物,Al2O3是两性氧化物。
5. 电离出的阳离子都是氢离子的不一定是酸。如苯酚电离出的阳离子都是氢离子,属酚类,不属于酸。
6. 由同种元素组成的物质不一定是单质。如金刚石与石墨均由碳元素组成,二者混合所得的物质是混合物;由同种元素组成的纯净物是单质。
7. 晶体中含有阳离子不一定含有阴离子。如金属晶体中含有金属阳离子和自由电子,而无阴离子。
8. 有单质参加或生成的化学反应不一定是氧化还原反应。如金刚石→石墨,同素异形体间的转化因反应前后均为单质,元素的化合价没有变化,是非氧化还原反应。
9. 离子化合物中不一定含有金属离子。如NH4Cl属于离子化合物,其中不含金属离子。
10. 与水反应生成酸的氧化物不一定是酸酐,与水反应生成碱的氧化物不一定是碱性氧化物。如NO2能与水反应生成酸—硝酸,但不是硝酸的酸酐,硝酸的酸酐是N2O5,Na2O2能与水反应生成碱—NaOH,但它不属于碱性氧化物,是过氧化物。
11. pH=7的溶液不一定是中性溶液。只有在常温时水的离子积是1×10-14,此时pH=7的溶液才是中性。
12. 用pH试纸测溶液的pH时,试纸用蒸馏水湿润,测得溶液的pH不一定有误差。
13. 分子晶体中不一定含有共价键。如稀有气体在固态时均为分子晶体,不含共价键。
14. 能使品红溶液褪色的气体不一定是SO2,如Cl2、O3均能使品红溶液褪色。
15. 金属阳离子被还原不一定得到金属单质。如Fe3+可被还原为Fe2+。
16. 某元素由化合态变为游离态时,该元素不一定被还原。如2H2O=2H2↑+O2↑,氢元素被还原而氧元素被氧化。
17. 强氧化物与强还原剂不一定能发生氧化还原反应。如浓硫酸是常见的强氧化剂,氢气是常见的还原剂,但可用浓硫酸干燥氢气,因二者不发生反应。
18. 放热反应在常温下不一定很容易发生,吸热反应在常温下不一定不能发生。如碳与氧气的反应为放热反应,但须点燃;Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为吸热反应,但在常温下很容易发生。
19. 含金属元素的离子不一定都是阳离子。如AlO2-、MnO4-。
20. 最外层电子数大于4的元素不一定是非金属元素。如周期表中ⅣA、ⅤA、ⅥA中的金属元素最外层电子数均多于4个。
21. 不能在强酸性溶液中大量存在的离子,不一定能在强碱性溶液中大量存在。如HCO3-、HS-等离子既不能在强酸性溶液中大量存在,也不能在强碱性溶液中大量存在。
22. 组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,熔沸点不一定越高。一般情况下该结论是正确的,但因H2O、HF、NH3等分子间能形成氢键,熔沸点均比同主族元素的氢化物高。
23. 只由非金属元素组成的晶体不一定属于分子晶体。如NH4Cl属于离子晶体。
24. 只含有极性键的分子不一定是极性分子。如CCl4、CO2等都是含有极性键的非极性分子。
25. 铁与强氧化性酸反应不一定生成三价铁的化合物。铁与浓硫酸、硝酸等反应,若铁过量则生成亚铁离子。
26. 强电解质不一定导电;一般强电解质的晶体不导电;
27. 强电解质的导电性不一定强于弱电解质;与溶度有关;
28. 失去电子难的原子获得电子的能力不一定强。如稀有气体原子既不易失去电子也不易得到电子。
常考知识点的归纳
1. 主要成分是纤维素的物质麻类、棉花、木棉、人造丝、人造毛、人造棉、铜氨纤维等;
干扰项:光导纤维、醋酸纤维、硝化纤维、火棉、胶棉;
2. 属于蛋白质的物质,水解得到氨基酸,燃烧有焦羽毛气味
动物毛发角蹄、蚕丝、血红蛋白、酶类、天然皮革;
干扰项:人造奶油;
3. 主要成分为油脂的物质
动物油、植物油、地沟油、人造奶油、鱼肝油、脂肪;
干扰项:矿物油;
4. 高分子物质蛋白质、淀粉、纤维素、PVC、PLA、核酸、聚XX;干扰项:油脂、维生素;
5. 能水解,且产物均为葡萄糖的物质淀粉、麦芽糖、纤维二糖、纤维素;
6. 元素定性分析法李比希燃烧法、钠熔法、铜丝燃烧法、元素分析仪、原子吸收(发射)光谱;
7. 测定有机物结构有作用核磁共振、质谱、红外光谱
8. 原子结构模型的建立①汤姆生:在阴极射线实验基础上提出“葡萄干面包式”模型;
②卢瑟福:在α粒子散射实验基础上提出“核+电子”模型;
③波尔:在量子力学基础上提出轨道模型;
干扰项:道尔顿:只是提出了原子的概念;
布朗运动:只能说明分子作无规则运动;概 念
1. 电解质:在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物;水、有机酸、无机酸、碱、盐、金属氧化物都是电解质
2. 非电解质:在水溶液中和熔融状态下都不能够导电的化合物;
3. 强电解质:在水溶液或熔融状态下完全电离的电解质强酸:HCl,H2SO4,HNO3,HI,HBr,HClO4等强碱:KOH,NaOH,Ca(OH)2,Ba(OH)2等可溶性碱绝大部分盐:CaCl2,CuSO4,Na2CO3,BaSO4,CaCO3等干扰项:难溶性盐虽然溶解度小,但它是强电解质;
4. 弱电解质:在水溶液或熔融状态下部分电离的电解质;弱酸:HAc,H2CO3,HF,HClO,H2SO3,H2S,H3PO4等;弱碱:NH3H2O,Cu(OH)2Mg(OH)2等难溶性碱;少部分盐:Pb(Ac)2,HgCl2
5. 碱性氧化物:能与酸反应,只生成盐和水的氧化物;
6. 酸性氧化物:能与碱反应,只生成盐和水的氧化物
在地球上面,我们之前的“蒸汽时代”,靠的是煤作为燃料。但是,缺点很明显,比如说煤的数量有限,属于不可再生能源,而且燃烧后会产生污染环境的气体,对我们的地球家园影响十分地不好。所以,我们发现出了一种清洁能源,那么它就是生物质能,它有很多优点,当然也有许多缺点,下面我就来列举一下。
优点:
1、取之不尽,用之不竭。
生物质能是一种十分清洁的能源,它是如何形成地呢?它就是将太阳能以化学能地形式储存在生物体内的一种能量形式。太阳能,我们都知道,取之不尽用之不竭,地球上的生物也有很多,所以这种能源是无穷无尽的,它不像煤一样,总有一天会用完。
2、是一种很清洁的能源。
生物质能由于它独特的特性,使用后不会产生有害气体。而且它是植物通过光合作用而产生的一种能源,使用后产生的二氧化碳能够参与到光合作用当中,能够在自然界中循环,不会对自然界产生伤害。生物质能的使用,符合绿色发展的理念,是一种十分清洁的能源。
但是,任何事物都有利弊,生物质能除了以上优点以外,还有以下缺点。
1、热值低。
与煤炭产生的热量相比,生物质能产生的热值实在是低。燃烧相同质量的煤与生物质,生物质产生的能量或许只有煤的三分之一。
2、建造成本高。
不像燃烧煤炭或其他物质一样,只需要一把火即可。但是要想生物质能投入使用,需要建设很多措施,所以,使用生物质能建设成本很高。
总之,我认为,我们还是要大力发展生物质能的,尽管它现在依然有许多缺点,但是,随着技术的提高,我相信这些缺点会被解决。
生物质能的主要利用形式包括直接燃烧和发电、生物质裂解与干馏、生物质致密成型、生物质气化及发电、生物质热解液化、燃料乙醇、生物柴油 、能源作物。
1、直接燃烧和发电:直接燃烧大致可分炉灶燃烧、锅炉燃烧、垃圾焚烧和致密成型燃料燃烧四种情况。我国小型生物质燃烧发电也已商业化,南方地区的许多糖厂利用甘蔗渣发电。广东、广西两地共有小型发电机组380台,总装机容量达800兆瓦,云南省也有一些此类电厂。
2、生物柴油:目前我国生物柴油研究开发尚处于起步阶段。先后有上海内燃机研究所和贵州山地农机所、中国农业工程研究设计院、辽宁省能源研究所、中国科技大学、河南科学院化学所、华东理工大学、云南师范大学农村能源工程重点实验室等单位都对生物柴油作了不同程度的研究,并取得可喜的成绩。
3、生物质致密成型:致密成型燃料燃烧是把生物质固化成型后再采用传统的燃煤设备燃用,主要优点是将分散和疏松的生物燃料进行集中和加密,以便于储存和运输,使之成为便捷和清洁高效的能源。主要缺点是生产成本偏高。
4、生物质气化及发电:我国已开发出多种固定床和流化床小型气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝等为原料生产燃气,热值为4~10兆焦/立方米。
目前用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处。兆瓦级生物质气化发电系统已推广应用20多套。“十五”期间,按照国家高科技发展计划(863计划)已建成4兆瓦规模生物质气化发电的示范工程。
5、能源作物:能源作物种植是近期发展起来的新型产业,是随着生物质能开发与利用的不断深入和扩大逐步形成的。能源作物是指各种用以提供能源的植物,通常包括速生薪炭林、能榨油或产油的植物、可供厌氧发酵用的藻类和其它植物等。
许多能源作物是自然生长的,收集比较困难。现在人们有意识地培育一些能源作物,经过嫁接、驯化、繁殖,不断提高产量,以满足对能源不断增长的需要。甜高粱就是一种很好的能源作物。