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其次章 化学反应与能量
第三节 化学反应的速率和限度
提高煤的燃烧效率措施
当今世界三大问题是人口、资源、环境。资源问题又以能源为首要。随着人类对能源资源的大规模开发和利用，全球已逐步面临能源短缺问题。提高煤的燃烧效率，可以改善燃烧状况，削减燃煤消耗，从而达到节省能源、削减污染的目的。
一、可燃物充分燃烧的条件
可燃物燃烧的条件，促进可燃物燃烧的方法主要有两种：①增大氧气的浓度；②增加可燃物与氧气的接触面积。
二、提高煤的燃烧效率的措施
提高煤的燃烧效率的相关措施，可以归纳为提高能量的转化率和提高热能的利用率两个方面，
1、使煤充分燃烧
从可燃物充分燃烧的条件来看，使煤充分燃烧，关键是煤尽可能与空气充分接触，适当把握空气的浓度。
措施一：对煤进行综合利用
（1）煤块粉碎：将块状煤加工为粉状煤，增大煤与空气的接触面积，从而使煤充分燃烧。
说明：煤研得越细，粉末越小，与空气中O2的接触面积越大，燃烧越充分，反应速率越快。
（2）煤的气化：将煤中的有机物转化为可燃性气体，主要反应是碳与水蒸气反应生成水煤气等，即C＋H2OCO＋H2。
说明：煤气化后转化为水煤气，水煤气与空气的接触面积比固体煤与空气的接触面积大，燃烧充分。
（3）煤的液化：将煤中的有机物转化为可燃性液体，主要有直接液化和间接液化。直接液化是使煤在高温高压的条件下与H2反应直接转化为液体燃油；间接液化是使煤先气化转化为合成气（一氧化碳和氢气），再在催化剂作用下将合成气转化为甲醇等液体燃油。C＋H2OCO＋H2、CO＋2H2CH3OH。
说明：煤液化后转化为液体燃料，将液体燃料以雾状喷出，可以增大燃料与空气的接触面积，从而使燃烧充分。
将煤进行气化和液化，是将固体煤转化为气体燃料和液体燃料，从而使煤与空气充分接触，促进煤的充分燃烧。
措施二：对空气用量进行把握
空气少量，煤不充分燃烧，燃烧生成CO，产生热量少，铺张资源；产生污染，影响环境，危害健康；空气足量，煤充分燃烧，燃烧生成CO2，放热量多，节省资源。空气足量但不是过量，由于过量的空气会带部分热量。
2、使热量充分利用
使热量充分利用，关键是削减炉（灶）膛中煤燃烧时热量的损耗，促进煤燃烧后烟道废气中热量的利用。
煤的燃烧是放热反应，但是需要供应部分能量才能连续，利用煤燃烧放出的部分热量可以维持反应的连续进行。
措施一：选择保温隔热的炉（灶）膛材料，尽量削减煤燃烧过程中热量的损耗，提高热能的利用率；
措施二：在烟道内安装预热空气和煤气的换热器，或安装余热锅炉，有效地利用废气热量，提高热能的利用率。
把握重点 轻松突破
重点一：化学反应速率
1．正确理解化学反应速率
（1）通常用单位时间内反应物浓度的削减量或生成物浓度的增加量来表示，即＝，单位通常为mol/(L·min)或mol/(L·s)。
（2）同一化学反应，选用不同的物质的变化表示该反应速率，其速率值可能不同，但意义相同，表示的是同一反应的速率；各物质的反应速率之比，等于它们在该反应化学方程式中的化学计量数之比。
（3）对于纯液体或固体来说其浓度可视为常数，因此一般不选它们来表示化学反应的速率。
2．化学反应速率的大小比较
（1）定性推断：可通过观看气泡逸出、沉淀产生和颜色变化的快慢来推断化学反应的快慢。
（2）定量比较：比较同一个化学反应的反应速率大小时，应将所给的各物质的反应速率转化成同一种物质来比较大小；留意单位统一。
3．影响化学反应速率的外部因素
（1）温度：其他条件不变时，升温加快反应速率，降温，减慢反应速率。
（2）催化剂：当其他条件不变时，催化剂能够转变化学反应速率。
（3）浓度：当其他条件不变时，增大反应物（气体或溶液）的浓度，可以加快反应速率。
（4）压强：当其他条件不变时，假如反应物中有气体，增大体系压强（指缩小气体体积）可以增大反应速率。
①若在恒温恒容条件下充入稀有气体或其他非反应的气体，因各物质浓度不变，故不影响化学反应速率。
②若在恒温恒压条件下充入稀有气体或其他非反应的气体，因容器体积增大使各反应物的浓度均减小，故化学反应速率减慢。
（5）其他因素对反应速率的影响：①颗粒越小，与其他物质的接触面积越大，反应速率越快；②配成溶液或使反应物成为气体，都能增大反应物之间的接触机会，有利于加快反应速率；③相同条件下，反应中有原电池形成，会使其反应速率加快。
重点二：化学反应限度
1．可逆反应：正反应（反应物 →生成物）和逆反应（生成物→反应物）同时进行的化学反应，用“”连接反应物、生成物。
（1）正反应和逆反应发生的条件相同，在不同条件下能向两个方向进行的反应不能称为可逆反应。
（2）对于可逆反应来说，在肯定条件下，反应物不能全部转化成生成物，反应只能进行到肯定的程度。也就是说反应体系中任何物质的量都不能为零。
2．化学平衡的特征
两个主要特征：正反应速率和逆反应速率相等、反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变，这两个特征就是推断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心依据。
化学平衡状态是可逆反应在给定条件下达到的一种特殊状态，是化学反应所能达到或完成的最大限度，即该反应进行的限度；化学反应的限度打算了反应物在该条件下的最大转化率。
学问点三 化学反应条件的把握
1．燃料充分燃烧条件的选择
（1）条件：要有足够的空气或氧气（助燃剂）；燃料与空气或氧气要有足够大的接触面积。
（2）意义：使有限的能量发挥最大的作用，节省能源；降低污染程度。
2．提高燃烧效率的措施
（1）尽可能使燃料充分燃烧的关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分接触且空气或氧气要适当过量。
（2）尽可能充分利用燃料燃烧所放出的热量，提高热能的利用率。
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