1、化学反应与能源化学反应与能源1 热化学与能量转化 化学反应的方向和限度 化学平衡和反应速率 氧化还原反应和能源的开发和利用2 热化学与能量转化热化学与能量转化 3一、热化学能的变化一、热化学能的变化 热力学能热力学能 U 是系统的状态函数，是系统的状态函数，只要温度 T、压力 p、体积 V 和物质的量 n 等状态因素被确定时，U 值就被确定。热力学能以前称内能，符号为U单位（J 或 kJ）4U (Q +w)=0 或 U=Q+w 热力学第一定律热力学第一定律又称能量守恒定律热力学第一定律焦耳等发现的Q 称为热称为热w 称为功称为功与途径（或过程）有关5例 某过程中，系统从环境吸收 40 kJ 的
2、热，对环境做功 20 kJ，求该过程中系统的热力学能变。即完成这一过程后，系统净增了 20 kJ 的热力学能解：由热力学第一定律解得：U(系统)=Q+W=40 kJ+(20 kJ)=20 kJ6二、化学反应中的热力学能变化和焓变二、化学反应中的热力学能变化和焓变 在化学反应中，由于各种物质热力学能 U 各不相同，当化学反应发生后，生成物的总热力学能 U 相对于反应物的总热力学能 U 之间发生了变化，这种热力学能的变化在化学反应过程中以热 Q 的形式表现出来。恒容反应热，记作 QV恒压反应热，记作 Qp71.恒容反应热恒容反应热 QV 与热力学能变化与热力学能变化 U QV=U=U2 U1 上式
3、说明，恒容过程中系统的热量变化 QV 全部变成的热力学能改变U。V=0体积功 pV 必为零在没有非体积功时82.恒压反应热恒压反应热 Qp 与焓变与焓变 H 恒压过程中压强 p 不变，体积 V 可以变化，由热力学第一定律Qp=U+pV=U+(p2V2 p1V1)=(U2+p2V2)(U1+p1V1)得热力学中将(U+pV)定义为焓，量符号为 H，上式说明，恒压过程中系统热量 QP 的变化等于终态和始态的(U+pV)值之差U=Q+w=Qp+(pV)9H=U+pV 焓 H 在系统状态变化过程中的变化值就是H，H 在热力学中称在热力学中称焓变焓变，即Qp=H2 H1=H即 焓的变化 H 在数值上等于
4、等压过程中吸收或放出的热量，即 H0，表示系统吸热，H0，表示系统放热。10Qv=Cw(H2O)m(H2O)+Cs T 图:弹式量热器示意图 温度计点火线搅拌器样品水绝热外套和 钢质容器钢弹Cw(H2O)为水的质量热容，m(H2O)为水的质量，Cs 为钢弹及内部物质和金属容器组成的物质系统的总热容，T 为测量过程中温度计的最终读数与起始读数之差。三、等容过程中的热量三、等容过程中的热量 Qv 测定测定 11例 计算在 1 118 K、标准状态下反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的 rH(T)。解：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)fHm(298.15 K)/kJmol
5、1 1207.6 634.9 393.5rHm(298.15 K)=fHm(CaO)+fHm(CO2)fHm(CaCO3)=(634.9)(393.5)(1207.6)=179.2 kJmol1所以 rHm(1 118 K)179.2 kJmol112例 求 1 mol C2H5OH(l)在 298.15 K、100 kPa 条件下与足量的 O2(g)完全燃烧产生的热量。解：C2H5OH(l)+3 O2(g)2 CO2(g)+3 H2O(g)f Hm/kJmol1 277.6 0 393.5 241.8)K 15.298(B m,fBBmrHH=1 234.8 kJmol1=2(393.5 k
6、Jmol1)+3(241.8 kJmol1)3 0 kJmol1 (277.6 kJmol1)13例 葡萄糖在体内供给能量的反应是最重要的生物化学反应之一。其完全氧化的反应如下：C6H12O6(s)+6 O2(g)=6 CO2(g)+6 H2O(l)试利用物质 298 K 时的 f Hm(B)估算每克葡萄糖的热值。C6H12O6(s)+6 O2(g)=6 CO2(g)+6 H2O(l)f Hm(B)/kJmol1 1 274.5 0 393.5 285.8=2 801.3 kJmol1=6fHm(CO2,g)+6fHm(H2O,l)fHm(C6H12O6,s)6fHm(O2,g)=6(393.
7、5)+6(285.8)(1 274.5)60 kJmol1 B m,fBBmr HH解：14又知 M(C6H12O6)=180 gmol1葡萄糖的热值 111gkJ 56.15molg 180molkJ 3 .801 2-所以：同样可计算脂肪、蛋白质、糖类的热值。这就是根据热量需求而进行的食谱计算的原理。15化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度 16自然界中自动进行的过程自由落体运动两个带异性电荷的物体总是相互吸引而靠近自发过程自发过程中，系统的势能总是降低的 石灰石(CaCO3)在标准状态下在 1 183 K 以上时能自发分解变成 CaO 和 CO2。rHm(1 183 K)179 kJ
8、mol117CaCO3的分解：CaCO3=CaO+CO2r H(1 183 K)179 kJmol1一、自发反应的能量变化 18 在统计热力学中，把介观微粒的状态数用 表示，则热力学熵（符号 S）就有：S=k ln为介观微粒的状态数，又称混乱度，1熵k 为玻尔兹曼常数，为 1.381023 JK119 熵熵 S 是介观微粒原子及其分子等结合态的混乱是介观微粒原子及其分子等结合态的混乱度在宏观上的一种量度，熵值的变化度在宏观上的一种量度，熵值的变化 S 是介观微粒是介观微粒混乱度变化在宏观上的表现混乱度变化在宏观上的表现。介观微粒运动状态数 越多，越混乱，它们的动能也就越大。微粒状态的混乱度与动
9、能 20吉布斯自由能与吉布斯自由能变量r G=r H T r S变量 rG 称为吉布斯自由能变量或吉布斯函数变称为吉布斯自由能变量或吉布斯函数变1878年，吉布斯（J.W.Gibbs）rG 就是系统内原子及其结合态微粒的势能变化之总和21r G0 反应自发进行;r G=0 反应进行到极限，达到平衡;r G0 反应不能进行，根据 rG 就可判断任何一个反应：自发反应的判据22例 计算反应 2 NO(g)+O2(g)=2 NO2(g)在 298.15 K 时的标准摩尔反应吉布斯函数变 r Gm，并判断此时反应的方向。解：=251.3 287.6 kJmol1=72.6 kJmol1 0B m,fB
10、BmrGvG2 NO(g)+O2(g)=2 NO2(g)f Gm(B)/kJmol1 87.59 0 51.3所以此反应向正向进行。23例 BaCl2 是钢铁处理中常用的高温盐浴剂。长期使用会产生 BaO 有害成分。能否用 MgCl2 脱除 BaO？解：BaO(s)+MgCl2(s)=BaCl2(s)+MgO(s)f Gm(B)/kJmol1 525.1 591.8 810.4 569.3=(810.4 569.3)(525.1591.8)kJmol1=262.8 kJmol10 结论，加入 MgCl2 能使 BaO 转化 BaO 成而脱除。B m,fBBmrK)298(GvG24化学平衡和反
11、应速率化学平衡和反应速率 25 平衡状态时系统内各组分的压力或浓度均不再改变时分压商 Q 为一常数 K。K 称为标准平衡常数标准平衡常数。qpzyppppppppK)Q()P()Z()Y(qpzyccccccccK)Q()P()Z()Y(一、化学平衡和标准平衡常数一、化学平衡和标准平衡常数 对于任一反应 pP+qQyY+zZ，则有：26例如：实验室中制取 Cl2(g)的反应MnO2(s)+2 Cl-(aq)+4 H+Mn2+(aq)+Cl2(g)+2 H2O(l)4222/)H()Cl()Cl()Mn(ccccppccK27例如：合成氨反应 N2+3 H22 NH3322231/)H(/)N(
12、/)NH(ppppppK1232N2+H2NH323221232/)H(/)N(/)NH(ppppppK13N2+H2NH323/)H(/)N(/)NH(23123233ppppppKK1=(K2)2=(K3)3 显然28合成氨氨分解反应N2+3 H22 NH3N2+3 H22 NH3的K(合)的K(分)互为倒数例如)()(1分合KK291、化学反应速率 对于任一化学反应 BBB0反应进度 BBdn反应的转化速率 dtd反应速率 Vv四、化学反应速率和催化剂四、化学反应速率和催化剂 30tctVnVvd)B(d1dd1BBB速率单位：molL1s1时间单位：s(秒)，min(分)，h(小时)或
13、 y(年)浓度单位：moldm3 B：计量数dc(B)：浓度变化 31dtdc)D(dtdc)A(图 反应物或产物浓度随时间的变化曲线 tc时间c(D)c(A)某时刻的反应速率瞬时反应速率32化学反应的速率正比与反应物浓度之积。1836 年，瓦格（Woage,P.）等质量作用定律例如：反应 pP+qQ=yY+zZ v正=k正c p(P)c q(Q)v逆=k逆c y(Y)c z(Z)33半衰期(t1/2)，即反应物消耗一半所需的时间。60Co 的 t1/2=5.2年14C 的 t1/2=5 730 年238U 的 t1/2=4.5109 年232Th 的 t1/2=1.41010 年14C 常用
14、于文物的年代测定238U 常用于地球的年龄测定232Th 是半衰期最长的同位素60Co 是医用放射性同位素例如半衰期34碰撞理论 只有具有足够能量的反应物分子的碰撞才有可能发生反应。这种能够发生反应的碰撞叫有效碰撞有效碰撞。发生反应的有效碰撞的分子，还必须沿着特定的方向碰撞。那些具有足够高能量，能发生有效碰撞的分子称为活化分子活化分子，要使普通分子成为活化分子所需最小能量称为活化能活化能。2、活化分子和活化能 35OCONO过渡态理论 具有足够能量的分子彼此以适当的空间取向相互靠近到一定程度时，会引起分子或原子内部结构的连续性变化，使原来以化学键结合的原子间的距离变长，而没有结合的原子间的距离
15、变短，形成了过渡态的构型，称为活化络合物活化络合物。例如：活化络合物(过渡态)反应物(始态)生成物(终态)OCNOO+OCONO+36A+BCAB+CABCEa1abcEa2r Hm图 反应途径的能量变化反应历程能量Ea2：逆反应活化能Ea1：正反应活化能r Hm=Ea1Ea2373、提高反应速率的措施 1889年，阿仑尼乌斯(Arrhenius S，瑞典)ARTEklnlnaA：指前因子（又称频率因子），A 与温度、浓度无关，仅与反应有关；R：摩尔气体常数；T：热力学温度；Ea：活化能。阿仑尼乌斯方程：38若已知反应的活化能，lnk1=Ea/RT1+lnA在温度 T2 时有：lnk2=Ea/
16、RT2+lnA两式相减得：21a2111lnTTREkk在温度 T1 时有：上式定量表明：(1)反应速率常数 k 与反应时的温度有关。因为活化能一般是正值，所以若温度增加，k 值增加。39例 根据实验结果，在高温时焦碳中碳与二氧化碳的反应为 C+CO2 2 CO，其活化能为 167.36 kJmol1，计算自 900 K 升高到 1 000 K 时，反应速率的变化。解：已知 Ea=167.36 kJmol1，T1=900 K，T2=1 000 K，R=8.314 Jmol1K1将以上值代入下式21a2111lnTTREkk000 119001314.81036.1673=2.23737.912
17、kk答：温度自900 K 升高到 1 000 K时，其反应速率增加到原来的 9.37 倍。40 (2)反应速率常数 k 还与活化能 Ea 的大小有关，活化能降低，k 增大。增加反应速率的具体措施可有以下几种：(1)增大浓度(2)升高温度(3)采用催化剂来降低反应的活化能。414、催化剂与化学反应速率 催化剂与反应物之间形成一种能量较低的活化配合物，改变了反应的途径，无催化活化配合物无催化活化配合物Ea无催化无催化反应历程能量催化活化配合物催化活化配合物Ea催化催化反应物生成物图 催化剂改变反应途径示意图 42例如：反应 2 H2O2(aq)2H2O(l)+O2(g)无催化剂时，反应的活化能为
18、75.3 kJmol1；用 I 做催化剂时，反应的活化能为 56.5 kJmol1，若使用过氧化氢酶，更能把反应速率提高到 1023 倍以上。43酶酶是生物体内特殊的催化剂酶催化特点(1)高效(2)专一(3)适宜的温度和pH值44负催化剂能降低反应速率的催化剂称为负催化剂如防老剂缓蚀剂抗氧剂45 催化剂能缩短平衡到达的时间，但不能改变平衡状态，反应的平衡常数不受影响。催化剂不能启动热力学证明不能进行的反应（即 r Gm 0的反应）。催化剂有均相催化和多相催化 465、光与化学反应速率 兹韦勒（H.Zewail）激光闪烁技术在 ICN I+CN 的实验中光解反应的过渡态寿命约为200飞（1015
19、）秒在 NaI Na+I的光解反应实验中 观察到了反应的过渡态在势能面上的震荡和解离的全过程。1999年他获得了诺贝尔化学奖。47 光化学反应比热化学反应更具有选择性。利用激光的单色光的激发能量，可以设计化学反应，如有机化学中可选择恰当频率的红外激光使（反应物）结合态中的化学键或官能团活化，实现定向反应，这就是所谓的“分子裁剪”。分子裁剪48氧化还原反应和能源的开发和利用氧化还原反应和能源的开发和利用 49 T1T2CuSO4保温瓶温度计锌粉C 5.6T图4-7 测定 CuSO4 溶液和Zn 反应热效应的装置一、氧化还原反应和原电池的能量变化一、氧化还原反应和原电池的能量变化 50Zn(s)+
20、Cu2+(aq)Zn2+(aq)+Cu(s)f Hm(298.15)/kJmol1 0 64.8 153.9 0Sm(298.15)/Jmol1K1 41.6 99.6 112.1 33.2r Hm(298.15)=(153.9)64.8 kJmol1=218.7 Jmol1 r Sm(298.15)=112.1+33.2 (99.6)41.6 Jmol1K1 =20.9 Jmol1K1 TrSm(298.15)=298.15 K (20.9)Jmol1K1=6.23 kJmol1 r Gm(298.15)=r Hm(298.15)Tr Sm(298.15)=218.7(6.23)kJmol1
21、 =212.47 kJmol1 51该原电池的电动势为 1.093 V。原电池原电池是利用氧化还原反应将化学能转换成电能的装置，电池所作的功，完全来自于系统的吉布斯自由能变。原电池原电池ZnCuSO4ZnSO4KClACu+图 铜锌原电池 e盐桥52(4.17)G=n F ERTnFERTGKmrln 在恒温、恒压，无限缓慢和可逆条件下，原电池输出的最大电功 we 等于电池反应过程中吉布斯自由能的变化。G=wew=nFE，1F=96 500 Cmol1G =n F E(4.17)05916.0lgnEK 53盐桥的作用 盐桥内含 KCl 或 NaNO3 溶液，可用琼脂溶胶或多孔塞保护、维持电荷
22、平衡。原电池的结构二、原电池的组成和电极反应二、原电池的组成和电极反应 ZnCuSO4ZnSO4KClACu+图 铜锌原电池 e盐桥54原电池装置的图式表示例如：Cu-Zn 原电池可表示为 有时相界较多，也有用“，”来代替“|”的。或用“，”来分隔两种不同种类或价态物质。(-)ZnZnSO4(c1)CuSO4(c2)Cu(+)如如：（-）Zn Zn2+(c1)Cu2+(c2)Cu（+）规定：负极写在左边，正极写在右边，以双虚垂线“”表示盐桥，以单垂线“|”表示两个相之间的界面。（-）Pt Fe3+，Fe2+Cl-，Cl2 Pt（+）（-）Zn H2SO4 Cu（+）55 同一种元素不同价态的组
23、合形式，称为氧化还原氧化还原电对电对。氧化还原电对习惯上常用符号 氧化态(Ox)还原态(Red)来表示，氧化还原电对如：Cu2+Cu、Zn2Zn、Cr2O72Cr3+，H+H2 和 O2OH(Pt)H2(g)H+(c)。56若干概念(1)原电池是由两个半电池组成的；半电池又叫电极。(2)半反应，又叫电极反应氧化态+ne-还原态Cu2+2e-Cu正极反应：Zn-2e-Zn负极反应：电池反应电池反应：Cu2+Zn Zn2+Cu注意：电极反应包括参加反应的所有物质，如：Cr2O72/Cr3+，Cr2O72-+14 H+6 e2 Cr3+7 H2O57M(s)Mn+n eM+V1V2M+V1 V2Mn
24、+Mn+(a)(b)(a)电势差 E=V2 V1(b)电势差 E=V1 V2图 金属的电极电势 三、电极电势的产生、计算和应用三、电极电势的产生、计算和应用 1.电极电势的产生582、标准电极电势 规定规定E(HH2)=0.0000 V(Pt)H2(100 kPa)H+(1 moldm3)图 标准氢电极标准氢电极59当c(KCl)为饱和溶液时，E=0.2412 V又称参比电极(Pt)Hg，Hg2Cl2 KCl甘汞电极稳定性好，使用方便Hg2Cl2(s)+2 e 2 Hg(l)2 Cl(aq)图 甘汞电极示意图铂丝纯汞甘汞(Hg2Cl2)和汞的糊状物KCl 溶液烧结陶瓷芯或玻璃砂芯60表 甘汞电
25、极的电极电势 KCl 浓度饱 和1.0 moldm3 0.1 moldm3 电极电势 E/V+0.2445+0.2830+0.3356612、影响电极电势的因素、影响电极电势的因素能斯特方程式能斯特方程式 对于任意给定的电极，电极反应通式为 baccnFRTEE)()(ln还原态氧化态298.15 K时:baccnEE)()(lgV 059.0还原态氧化态a(氧化态)+n e b(还原态)62例如：22/)Zn(lg2059.0)/ZnZn(ccEE)Br(1lg2059.0)/BrBr(22cEEZn2+(aq)+2 e-Zn(s)Br2(l)+2 e-2 Br-(aq)222/)H(/)H
26、(lg2059.0)/HH(ppccEE2 H+2 e-H2(g)63例 已知 O2(g)+4 H+4e 2 H2O，E(O2/H2O)=1.229 V。计算当 H+浓度为 1.0 moldm3，p(O2)=100 kPa 时，求组成电对的电极电势。解：422222/)H(/)O(lg4059.0)O/HO()O/HO(ccppEEV 815.0)100 .1lg(4059.0299.147 可见，O2 和氧结合态物质作为氧化态时的氧化能力随酸度的降低而降低。所以 O2 在酸性溶液中氧化能力强，而中性、碱性溶液氧化能力减弱。644、电极电势的应用、电极电势的应用(1)、比较氧化剂和还原剂的相对
27、强弱Fe3+、Cu 分别是较强的氧化剂与较强的还原剂，而 Cu2+、Fe2+分别是较弱的氧化剂和还原剂，例 制印刷电路底板，常用 FeCl3 溶液刻蚀铜箔，已知此反应能自发进行，不查表比较 Cu2+和 Fe3+的氧化能力强弱解：反应方程式为：2 FeCl3+Cu=CuCl2+2 FeCl2 或 2 Fe3+Cu=Cu2+2 Fe2+，因此，Fe3+的氧化能力大于Cu2+。65 电 对 电 极 反 应 E (V)Na+/Na Na+(aq)+e-=Na(s)2.71 Zn2+/Zn Zn2+(aq)+2e-=Zn(s)0.7618 H+/H2 2H+(aq)+2e-=H2(g)0 Cu2+/Cu
28、 Cu2+(aq)+2e-=Cu(s)0.3419 O2/OH O2(g)+2H2O+4e-=4 OH(aq)0.401 F2/F F2(g)+2e-=F(aq)2.866 氧化能力逐渐增强还原能力逐渐增强66(2)、判断氧化还原反应进行的方向 例 根据标准电极电势 E(MnO2/Mn2+)=1.224 V，E(Cl2/Cl)=1.358 V，可以判断反应：MnO2(s)+4 HCl(aq)=MnCl2(aq)+Cl2(g)+2 H2O(g)不能自发进行，但为什么实验室常用浓盐酸和MnO2反应来制取氯气？（设c(Mn2+)=1 moldm3）如果增加反应物盐酸(HCl)的浓度，根据能斯特方程式
29、，就可改变半反应 MnO2(s)+4 H+(aq)+2 e=Mn2+(aq)+2 H2O 的电极电势，有 解：在标准状态下：E(Cl2/Cl)E(MnO2/Mn2+)，但它们的差值仅为 1.358 1.224=0.134 V，67242222/)Mn(/)H(lg205916.0)/MnMnO()/MnMnO(ccccEE=1.208+0.05916 lgc(H+)/c2 对于半反应 2 Cl =Cl2+2 e，根据能斯特方程式，同样有2222/)Cl(/)Cl(lg205916.0)/ClCl()/ClCl(ccppEE22/)Cl(/)Cl(lg205916.0358.1ccpp欲使 p(
30、Cl2)p逸出，至少要求 1.208+0.05916 lgc(H+)/c2 1.358 0.05916 lgc(Cl)/c，因为在此反应中，加入 HCl 溶液，其 c(H+)=c(Cl)所以解得结果为：c(H+)=c(Cl)7.0 moldm368(3)、计算原电池的电动势例 煤的燃烧反应为：C(石墨)十 O2 CO2，反应的标准吉布斯自由能变394.5kJmo11。如果把上述反应设计成燃料电池，其标准电动势是多少？(以这个反应为基础的燃料电池目前还没有设计成功)。由式(4-17)得：G=nFE(电池)V 02.1molC 500 964molJ 500 394)(11nFGE 电池解：69(
31、4)、计算氧化还原反应平衡常数 在 298.15 K时的标准平衡常数 K；如果反应开始时，c(Pb2+)=2.0 moldm3，求达到平衡时的 Sn2+浓度和 Pb2+浓度。例 计算下列反应：Sn(s)+Pb2+(aq)Pb(s)+Sn2+(aq)E(正)=E(Pb2+/Pb)0.1262 V,E(负)=E(Sn2+/Sn)0.1375 V.38.0059.02)1375.0(1262.0059.0)(lgnEEK负正K=2.40 解：故70 设达到平衡时 c(Sn2+)x moldm3Sn(s)+Pb2+(aq)Pb(s)+Sn2+(aq)初始浓度(moldm3)2.0 0平衡浓度(mold
32、m3)2.0 x x)Pb()Sn(22ccK40.2)0 .2(xxc(Sn2+)x=1.4 moldm3 ，c(Pb2+)=0.6 moldm3711、镉镍蓄电池的工作原理 镉镍电池是一种常见的二次碱性电池。电池符号电池符号：()Cd|KOH(1.19 1.21 gcm3)|NiO(OH)|C(+)电极反应电极反应:负极：Cd(s)+2 OH(aq)=Cd(OH)2(s)+2 e正极：2 NiO(OH)(s)+2 H2O+2 e=2 Ni(OH)2(s)+2 OH电池特点电池特点：镉镍电池的内部电阻小，电压平稳，反复充放电次数多，使用寿命长，且能够在低温环境下工作，常用于航天部门、电子计算
33、器及便携式家用电器的电源。四、化学电源四、化学电源72镉镍可充电电池732、氢镍蓄电池 氢镍电池是近几年开发出来的一种新电池，主要针对镉氢镍电池是近几年开发出来的一种新电池，主要针对镉镍电池的镉污染问题。镍电池的镉污染问题。电池符号电池符号：()Ti-Ni|H2(p)|KOH(c)|NiO(OH)|C(+)电极反应电极反应:负极：H2(p)=2 H+(c)+2e正极：2 NiO(OH)(s)+2 H2O+2 e=2 Ni(OH)2(s)+2 OH电池特点电池特点：氢镍电池由于材料无毒，无污染而被称为绿色环保电池，电池电动势约为1.2 V，循环寿命可以很长。74镍氢电池构造MH+NiOOHM+N
34、i(OH)2放电充电753、银锌蓄电池 特点：内阻小、放电功率大、电压平稳、电性能稳定、使用安全可靠、比能量高(是铅酸蓄电池的5倍，镉镍蓄电他的3倍)，因此多用于通信、激光武器、水中兵器、航空、航天、战略核武器等军事装备，军体器材遥控航模，新闻摄影和特殊电子仪器设备作配套电源。目前国内外已有多种不同结构特性的电池组正在各种军事武器装备上服役。工作原理：Zn+2 OH-ZnO+H2O+2 e-充电放电Zn+4 OH-Zn(OH)42-+2 e-充电放电负极正极 AgO+H2O+2 e-Ag+2 OH-放电充电电池反应：Zn+AgOAg+ZnO放电充电764、锂电池 锂电池是一类以金属锂或含锂物质
35、为负极的化学电源的总称。迄今，正在研究或生产中的锂电池约有20多种，现在常用的是锂蓄电池，电池可以反复充放电，降低了使用成本和减少了处理一次电池的困难。当锂电极用碳电极代替时，便成了最新式的锂离子蓄电池，电池中锂离子源由氧化钴锂(LiCoO2)材料提供，而碳电极可以吸藏锂离子生成锂碳化合物(LiCx)850锂电池及其保护电路77图4-1378Lix C6x Li+6 C+n e-负极放电充电Lix C6+Li1-x CoO26 C+LiCoO2电池反应：放电充电特点：体积小，比能量高，单电池的输出电压高达 4.2V。锂离子电池主要用于便携式摄像机、液晶电视机、移动电话机和笔记本计算机等。锂离子
36、电池以及银锌电池等与铅电池相比，具有重量轻、体积小、储存能量大以及无污染等优点，被称为新一代无污染的绿色电池。x Li+Li1-x CoO2+n e-LiCoO2正极放电充电79(5)、燃料电池 电池符号：（-）C H2 KOH(30%)O2 C（+）电极反应：（-）2 H2+4 OH-4 e-4 H2O（+）O2+2 H2O+4 e-4 OH-2 H2+O2 2 H2O优点：生成物不污染环境，且热能转化率高（达 80%左右）电池反应：电动势：1.23 V80电动汽车燃料电池来自日本81表4.4 能源的分类 类 别常 规 能 源新 能 源一次能源非再生能源化石能源：煤炭、石油、天然气、油页岩
37、核燃料：铀、钍、钚、氘等再生能源水力能生物质能 原子能、风能、海洋温差能、海流能、潮汐能、地热能 二次能源电力、汽油、柴油、重油、焦炭、煤气、水蒸气、氢能、醇类燃料、沼气 五、能源的开发利用五、能源的开发利用 82热值高，其数值为 142.9 MJkg1。燃烧反应速率快，功率高原料是水，取之不尽产物是水，对环境无任何影响氢气的制备和储运，使用安全性等。1.氢能优点用氢作能源目前还存在一些问题83太阳能光解电解作为氯碱工业的副产品，是目前工业氢气的制备方法。思考思考：用电解的方法大规模制取用作能源的氢气可行吗？从经济上考虑是不可行的。从经济上考虑是不可行的。利用太阳光的能量电解水得到氢气，正在研
38、究中。(1)氢气的制取(经济问题)电解2 NaCl+2 H2O Cl2+H2+2 NaOH84(2)氢气的贮存和运输(安全高效)LaNi5 +3H2LaNi5H6(200300)kPa微热852.光转变为电能太阳能电池86风力发电87地热882mcE核裂变反应核裂变反应 在中子的轰击作用下，较重原子核分裂成轻原子核的反应称为核裂变反应。n3Kr BanU109136142561023592该反应损失质量m=0.2118 gmol，能量变化为：11021812molkJ 10904.1 )sm 103()molg 2118.0(mcE此能量相当于 634.5 吨标准煤完全燃烧所释放的能量。*核能
39、89核电90充分合理地利用能源开发与节约并重节能举措：集中供电、集中供热等集约化大生产充分利用能源：综合利用合理选材，提高发电厂、输电系统的供电质量91谢谢 谢谢!92 85.每一年，我都更加相信生命的浪费是在于：我们没有献出爱，我们没有使用力量，我们表现出自私的谨慎，不去冒险，避开痛苦，也失去了快乐。约翰B塔布 86.微笑，昂首阔步，作深呼吸，嘴里哼着歌儿。倘使你不会唱歌，吹吹口哨或用鼻子哼一哼也可。如此一来，你想让自己烦恼都不可能。戴尔卡内基 87.当一切毫无希望时，我看着切石工人在他的石头上，敲击了上百次，而不见任何裂痕出现。但在第一百零一次时，石头被劈成两半。我体会到，并非那一击，而是
40、前面的敲打使它裂开。贾柯瑞斯 88.每个意念都是一场祈祷。詹姆士雷德非 89.虚荣心很难说是一种恶行，然而一切恶行都围绕虚荣心而生，都不过是满足虚荣心的手段。柏格森 90.习惯正一天天地把我们的生命变成某种定型的化石，我们的心灵正在失去自由，成为平静而没有激情的时间之流的奴隶。托尔斯泰 91.要及时把握梦想，因为梦想一死，生命就如一只羽翼受创的小鸟，无法飞翔。兰斯顿休斯 92.生活的艺术较像角力的艺术，而较不像跳舞的艺术；最重要的是：站稳脚步，为无法预见的攻击做准备。玛科斯奥雷利阿斯 93.在安详静谧的大自然里，确实还有些使人烦恼.怀疑.感到压迫的事。请你看看蔚蓝的天空和闪烁的星星吧!你的心将
41、会平静下来。约翰纳森爱德瓦兹 94.对一个适度工作的人而言，快乐来自于工作，有如花朵结果前拥有彩色的花瓣。约翰拉斯金 95.没有比时间更容易浪费的,同时没有比时间更珍贵的了，因为没有时间我们几乎无法做任何事。威廉班 96.人生真正的欢欣，就是在于你自认正在为一个伟大目标运用自己；而不是源于独自发光.自私渺小的忧烦躯壳，只知抱怨世界无法带给你快乐。萧伯纳 97.有三个人是我的朋友爱我的人.恨我的人.以及对我冷漠的人。爱我的人教我温柔；恨我的人教我谨慎；对我冷漠的人教我自立。JE丁格 98.过去的事已经一去不复返。聪明的人是考虑现在和未来，根本无暇去想过去的事。英国哲学家培根 99.真正的发现之旅
42、不只是为了寻找全新的景色，也为了拥有全新的眼光。马塞尔普劳斯特 100.这个世界总是充满美好的事物，然而能看到这些美好事物的人，事实上是少之又少。罗丹 101.称赞不但对人的感情，而且对人的理智也发生巨大的作用，在这种令人愉快的影响之下，我觉得更加聪明了，各种想法，以异常的速度接连涌入我的脑际。托尔斯泰 102.人生过程的景观一直在变化，向前跨进，就看到与初始不同的景观，再上前去，又是另一番新的气候。叔本华 103.为何我们如此汲汲于名利，如果一个人和他的同伴保持不一样的速度，或许他耳中听到的是不同的旋律，让他随他所听到的旋律走，无论快慢或远近。梭罗 104.我们最容易不吝惜的是时间，而我们应
43、该最担心的也是时间；因为没有时间的话，我们在世界上什么也不能做。威廉彭 105.人类的悲剧，就是想延长自己的寿命。我们往往只憧憬地平线那端的神奇【违禁词，被屏蔽】，而忘了去欣赏今天窗外正在盛开的玫瑰花。戴尔卡内基 106.休息并非无所事事，夏日炎炎时躺在树底下的草地，听着潺潺的水声，看着飘过的白云，亦非浪费时间。约翰罗伯克 107.没有人会只因年龄而衰老，我们是因放弃我们的理想而衰老。年龄会使皮肤老化，而放弃热情却会使灵魂老化。撒母耳厄尔曼 108.快乐和智能的区别在于：自认最快乐的人实际上就是最快乐的，但自认为最明智的人一般而言却是最愚蠢的。卡雷贝C科尔顿 109.每个人皆有连自己都不清楚的
44、潜在能力。无论是谁，在千钧一发之际，往往能轻易解决从前认为极不可能解决的事。戴尔卡内基 110.每天安静地坐十五分钟倾听你的气息，感觉它，感觉你自己，并且试着什么都不想。艾瑞克佛洛姆 111.你知道何谓沮丧-就是你用一辈子工夫，在公司或任何领域里往上攀爬，却在抵达最高处的同时，发现自己爬错了墙头。坎伯 112.伟大这个名词未必非出现在规模很大的事情不可；生活中微小之处，照样可以伟大。布鲁克斯 113.人生的目的有二：先是获得你想要的；然后是享受你所获得的。只有最明智的人类做到第二点。罗根皮沙尔史密斯 114.要经常听.时常想.时时学习，才是真正的生活方式。对任何事既不抱希望，也不肯学习的人，没
45、有生存的资格。阿萨赫尔帕斯爵士 115.旅行的精神在于其自由，完全能够随心所欲地去思考.去感觉.去行动的自由。威廉海兹利特 116.昨天是张退票的支票，明天是张信用卡，只有今天才是现金；要善加利用。凯里昂 117.所有的财富都是建立在健康之上。浪费金钱是愚蠢的事，浪费健康则是二级的谋杀罪。BC福比斯 118.明知不可而为之的干劲可能会加速走向油尽灯枯的境地，努力挑战自己的极限固然是令人激奋的经验，但适度的休息绝不可少，否则迟早会崩溃。迈可汉默 119.进步不是一条笔直的过程，而是螺旋形的路径，时而前进，时而折回，停滞后又前进，有失有得，有付出也有收获。奥古斯汀 120.无论那个时代，能量之所以
46、能够带来奇迹，主要源于一股活力，而活力的核心元素乃是意志。无论何处，活力皆是所谓“人格力量”的原动力，也是让一切伟大行动得以持续的力量。史迈尔斯 121.有两种人是没有什么价值可言的：一种人无法做被吩咐去做的事，另一种人只能做被吩咐去做的事。CHK寇蒂斯 122.对于不会利用机会的人而言，机会就像波浪般奔向茫茫的大海，或是成为不会孵化的蛋。乔治桑 123.未来不是固定在那里等你趋近的，而是要靠你创造。未来的路不会静待被发现，而是需要开拓，开路的过程，便同时改变了你和未来。约翰夏尔 124.一个人的年纪就像他的鞋子的大小那样不重要。如果他对生活的兴趣不受到伤害，如果他很慈悲，如果时间使他成熟而没有了偏见。道格拉斯米尔多 125.大凡宇宙万物，都存在着正、反两面，所以要养成由后面.里面，甚至是由相反的一面，来观看事物的态度。老子 126.在寒冷中颤抖过的人倍觉太阳的温暖，经历过各种人生烦恼的人，才懂得生命的珍贵。怀特曼 127.一般的伟人总是让身边的人感到渺小；但真正的伟人却能让身边的人认为自己很伟大。G.K.Chesteron 128.医生知道的事如此的少，他们的收费却是如此的高。马克吐温 129.问题不在于：一个人能够轻蔑、藐视或批评什么，而是在于：他能够喜爱、看重以及欣赏什么。约翰鲁斯金
