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核能习题1、开发核能的背景和意义？2、获得核能的途径有哪些，并进行详细描述？3、核反应堆的简介、重要性及其分类？4、应用能源化学主要包含哪些部分？5、核能可以分为哪两种，并分别进行描述？6、核能的优点及存在的问题？7、简单描述核武器的基本原理？ 8、原子弹的类型有哪些，及各自的特点？9、核反应堆的分类及各自的特点？10、核武器的定义？常见的核武器有哪些？参考答案1、核能是20世纪出现的一种新能源。自世界山的第一座反应堆运行成功至今，不过经历了短短61年多的时间，但核能已经获得了很大的发展。目前能源方面受到严重的威胁，化石能源污染环境以及化石能源行将用尽。因此面临着这种刻不容缓的挑战，核能是不可或缺的替代能源。2、获得核能有两种途径：裂变和聚变。裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分为2个新原子核，并释放出能量的过程。聚变：2个质量较小的原子核结合成较大的新核，并释放能量的过程。3、核反应堆石核电站的核心。以可控方式实现自持链式裂变反应或核聚变反应的装置。核反应堆能缓慢、平稳地释放核能。 核反应堆可以分为：压水堆、沸水堆、重水堆、气冷堆、钠冷快堆。4、应用能源化学主要包含核能、地热能、化学电源和非常规能源等四个部分5、核能分为两种，一种叫核裂变能，简称裂变能；一种叫核聚变能，简称聚变能。 核聚变能是通过一些重原子核裂变释放出的能量。核聚变是由两个氢原子核结合在一起释放出的能量。6、内爆法原子弹：优点：核材料经过压缩，效率高； 缺点：需要庞大的炸药系统 。助爆型原子弹：优点：裂变材料利用率高，爆炸威力大，有利于小型化；缺点：技术较复杂核武器的毁坏：光辐射，冲击波，早期核辐射，核电磁脉冲，放电性污染。7、参加的反应时链式反应。裂变材料刚刚能够维持进行而不熄灭时的质量称为“临界质量”，此时的体积称为“临界体积”。金属裸球临界质量：铀235-50千克，钚239-10千克最佳时刻点火、惰层、中子反射层8、枪法原子弹，内爆法原子弹，助爆型原子弹9、压水堆： a.以净化的普通水作冷却剂和慢化剂b.轻水慢化性能好堆芯较小吸收截面大低富集度加浓铀 c.一回路冷却剂压力一般为15.5MPa d.压水堆核电站有放射性的一回路和二回路系统分开，放射性冷却剂不会进入二污染二回路设备，运行和维护方便，需要处理的废气、废水、废物量较少。沸水堆：a.以轻水作为冷却剂和慢化剂b.用富集度为3-4%的低浓铀做燃料c.堆芯在一个压力壳内，裂变能转化为热能，产生蒸汽推动汽轮机发电重水堆：以天然铀为燃料，重水为慢化剂，重水作冷却剂气冷堆：气冷堆是以石墨作为慢化剂，二氧化碳或氦气作为冷却的反应堆。钠冷快堆：1)实现核燃料增殖。2)核燃料裂变主要由快中子引起，堆内不需要慢化剂，堆芯有害吸收减少，转换比增大。3)使用传热能力强而慢化能力小的钠为冷却剂。10、核武器是利用原子核裂变或聚变反应，瞬间释放出巨大能量，造成大规模杀伤和破坏作用的武器。 原子弹、氢弹和中子弹统称为核武器。地热能习题1、地热资源的存在形态有哪些并分别进行详细的描述？2、描述地热发电的原理及应用？3、地源热泵的特点及国内外应用现状？4、地热能的概念，释放形式？应用？种类？5、地热能的利用方式？并分别进行描述？6、地热开采对环境的影响有哪些并分别进行描述？7、浅层地热能的定义？特点？意义？8、地源热泵系统的特点及优势？9、地源热泵系统的一般形式？10、地暖供热的优点和缺点？地热能 参考答案1、(1)蒸汽型地热资源。地下储热以温度较高的过热蒸汽为主，杂有少量其他气体，水很少或没有。 (2)热水型地热资源。地下热储以热水或湿蒸汽为主，根据其温度分为高温(150以上)、中温(90-150)和低温(90以下)。 (3)地压型地热资源。以地压水的形式储于地表下23km以下的深部沉积盆地中，被岩石盖层封闭有着很高压力，温度在150260。地压水中还溶有大量的甲烷等碳氢化合物，构成有价值的产物。(4)干热岩型地热资源。比上述各种资源规模更为巨大的地热资源，广义上是指地下普 遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。从现阶段来说，是专指埋深较浅、温度较高(150-650)、有较大开发利用价值的热岩石。(5)岩浆型地热资源。蕴藏于熔融状和半熔融状岩石中的巨大能量，温度在 600-1500左右，埋藏部位最深，目前还难以开发。2、原理：地热发电的过程，是先把地热能转变为机械能，再把机械能转变为电能。应用：1）地热发电。2）地热供暖。3）地热用于农业。4）温泉洗浴和医疗3、特点：1）、可再生能源利用形式 地表浅层收集了47%的太阳能量，它利用地表浅层的可再生能源，符合可持续发展的战略要求。2）、高效节能 制热系数高达3.54.5，而锅炉仅为0.70.9，可比锅炉节省70%以上的能源和40%60%运行费用；制冷时要比普通空调节能30%左右。 3）、美观 传统空调系统的换热器置于室外，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，保持建筑物外观的完美。 4）、保护环境 设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水，没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题，是真正的绿色环保能源利用方式。5）、多功能、系统控制和管理方便 套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。6）、寿命长 普通空调寿命一般在15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋地寿命至少50年。国内外现状：国内：根据对国内160余项典型工程的统计显示：办公楼40%、宾馆、酒店19%、住宅12%、厂房9%、别墅、度假村7%、商场6%、学校建筑5%、医院建筑3%，可以看出，地源热泵技术已经在多种类型的工程中应用。调查显示，从空调供热（制冷）面积来看，面积在5万平方米以上的项目约占4%；在15万平方米的约占48%，1万平方米以下的约占39%。其中大的在几十万平方米，像北苑家园小区面积达80万平方米。小的是一些私家别墅只有约二三百平方米，像北京如茵小筑别墅10号地源热泵供暖空调工程仅220平方米。从项目上看，1000万以上的项目占14%；5001000万元以上的项目占21%，500万以下的项目占65%。可见目前实施地源热泵技术的工程中还是中小项目居多。从竣工的时间看，2000年2项、2001年4项、2002年11项、2003年21项、2004年43项、2005年83项，从中不仅可以看出近年来地源热泵工程应用日益增多，而且呈现成倍增长的趋势。 国外：美国的Oklahoma(俄克拉何马)州是美国地源热泵应用最广泛的地区，其州政府大楼是一座六层总面积约为40000m2 的历史建筑。最初此大楼由窗式空调提供冷量， 由临近的蒸汽发电机提供热量。改造后，重新装配了地源热泵系统，系统地下部分由373个孔，深77m 的垂直孔组成，循环水由既有的蒸汽管道传送至布置在建筑物周围的325个热泵系统中，2台91.94kW (125马力)的水泵带动8316Lmin(2200加仑min)的水流循环于地下换热器与热泵主机系统之间。 系统经测算在全生命周期内比传统空调系统节约100万美元，而且比传统中央空调系统的效率提高18。模拟计算此系统全年运行COP可达4.0，但实际运行的系统COP为4.74，其大部分原因为地下土壤温度并没有随着系统运行而降低，始终保持较高温度。4、地热能Geothermal Energy是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。 释放形式：火山、间歇泉、喷气孔、温泉、沸泥地 应用：发电、工矿业生产、农渔畜牧养殖、农作物加工以及住宅取暖、观光及医疗等用途 种类：热液资源 热岩资源 地压资源 5、利用方式：1)地热发电。2）地热供暖。3）地热用于农业。4）温泉洗浴和医疗。地热发电：地热发电的过程，是先把地热能转变为机械能，再把机械能转变为电能。地热电站的蒸气温度要比火电厂锅炉出来的蒸气温度低得多，因而地热蒸气经涡轮机的转换效率较低。地热发电一般要求地热流体的温度在 150以上，这时热转换效率相对较高，因而发电成本较低，经济性较好。在缺乏高温地热资源的地区，中低温（例如100以下）的地热水也可以用来发电，只是经济性较差。蒸汽型地热发电系统：蒸汽型地热发电是把高温地热田中的干蒸汽直接引人汽轮发电机组发电。在引人发电机组前先要把蒸汽中所含的岩屑、矿粒和水滴分离出去。热水型地热发电系统：这是目前的主要方式，适用于中低温地热资源。低温热水或湿蒸汽不能直接送入汽轮机，需经一定手段，把热水变成蒸汽或利用其热量产生别的蒸汽，才能用于发电。 联合循环地热发电系统：该系统从生产井到发电，再到最后回灌到热储，整个过程都是在全封闭系统中运行的，因此即使是矿化程度很高的热卤水也可以用来发电，不存在对环境的污染。同时，由于是全封闭的系统，在地热电站也没有刺鼻的硫化氢味道，因而是100的环保型地热系统。这种地热发电系统进行100的地热水回灌，从而延长了地热田的使用寿命。6、空气污染：在开发地热能的过程中，热流体中所含的各种气体和悬浮物将排人大气中，对周围环境造成影响。对环境影响较大的气体主要有 H2S 、 CO2 。化学污染：地热水的形成一般为大气降水经过地下深循环，与围岩进行化学物质交换，围岩中各种化学组分进人水体 使地热水中含有对环境有益和有害的常量成分、撒量成分及放射性成分。通过不同地区的地热开发，我们发现在这些成分中对环境和生态造成拓染的主要有：盐类的污染和有害元素的污染等。热污染：尾水的排放，促使局部空气和水体的温度升高，改变生态平衡，影响环境和生物生长造成热污染。噪声污染：噪声污染一般是由钻探和地热井放喷造成的。在钻探过程中，各种机械噪声高达90dB，干热田钻进的噪声可能达80 dB(相当于喷气式飞机起飞的水平)，这对居民区和钻工的身体造成影响。地面沉降：几乎从任何热储中长期抽出流体都有可能导致可以监浏到的地面沉降。地震活动：地热异常区多数是现代火山、近代岩浆活动地区或近代地壳构造运动活跃地区。这意味着地热资源开发一般发生在自然断裂通道和活断层上，即区域地震活动性强的地区。当抽取和注人流体时，一旦流体压力超过启动断层运动所需的临界值时，就会诱发地震。7、是指地表以下一定深度范围内，温度一般低于25，在当前技术经济条件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。浅层地热能是地热资源的一个组成部份。特点：浅层地热能不是传统概念的深层地热，是地热可再生能源家族中的新成员，它不属于地心热的范畴，是太阳能的另一种表现形式，广泛的存在于大地表层中。它既可恢复又可再生是取之不尽用之不竭的低温能源。以往这种低温能源，属于低品位的能源（通常温度25，区别于石油、煤炭等一次性高品位能源），往往被人们所忽视。随着制冷技术及设备的进步和完善，成熟的热泵技术使浅层地热能的采集、提升和利用成为现实。意义：南方对供热制冷的需求特点：生活热水 南方气候潮湿、冬季气温变化大（经常在10-20间变化）、夏季炎热，因此，洗澡用的生活热水成为南方人的生活必须 ；夏季空调制冷 南方夏季炎热，南方气候一年中约有一半以上天数的环境温度高于20，制冷空调已成为城市家庭和办公的基本设施。冬季采暖16是人体对寒冷忍受程度的一个界限，南方冬季绝大多数地方的气温都会降至16以下。农业消费需求特点：需要温控的农业大棚、禽舍、鱼池等需求越来越旺。利用地源热泵技术，可以为现代农业提供价廉质优的温控系统8、1）、可再生能源利用形式 地表浅层收集了47%的太阳能量，它利用地表浅层的可再生能源，符合可持续发展的战略要求。2）、高效节能 制热系数高达3.54.5，而锅炉仅为0.70.9，可比锅炉节省70%以上的能源和40%60%运行费用；制冷时要比普通空调节能30%左右。 3）、美观 传统空调系统的换热器置于室外，破坏建筑的外观；而地源热泵把换热器埋于地下，保持建筑物外观的完美。 4）、保护环境 设备的运行没有燃油、燃煤污染。不抽取地下水，没有地下水位下降、地面沉降和开凿回灌井等问题，是真正的绿色环保能源利用方式。5）、多功能、系统控制和管理方便 套地源热泵系统可以替换原有的供热锅炉、制冷空调和生活热水加热的三套装置或系统。6）、寿命长 普通空调寿命一般在15年左右，而地源热泵的地下换热器由于采用高强度惰性材料，埋地寿命至少50年。9、空气源热泵：利用空气作为冷热源的热泵。特点：运行条件恶劣，稳定性差，存在结霜问，效率低下。水源热泵：利用水（地表水、地下水等）作为冷热源的热泵。特点：水热容量大，全年温度稳定，传热性能好，制冷和供热效率高于空气源热泵。土壤源热泵：利用土壤为冷热源的热泵10、优点：舒适，卫生，保健。节约空间，美化居室。高效节能。热稳定性好。 运行费用低。使用寿命长。调节方便，易于计量缺点：1、地暖属于埋地隐蔽工程，存在安全隐患。2、需占用空间高度至少6080cm，与不设置辐射供暖的室内其它空间形成高差，需增加地面荷载约120kgm2。3、对热媒温度和流量的要求与原有散热器采暖系统不同，需设置单独热源系统。4、因热媒温差较小，相应流量较大，热媒输送管道断面和输送能耗较散热器供暖系统，约增大一倍。5、材料和施工市场堪忧，施工、调试和验收程序困难；技术原理和设计基础资料环节，仍处于认识过程中，滞后于应用。化学电源习题1、描述化学电源的发展史？2、电极的组成、类型及结构？3、隔膜在电池中的重要性及分类？4、化学电源的分类有哪些并对其每个类型进行举例？5、化学电源性能表征的手段有哪些并分别进行描述？6、电极中常用的粘结剂有哪些及各自的特点？7、高吸水性树脂的分类及应用？8、化学电源的应用范围？9、化学电源的结构有哪些？并对每个结构进行描述？10、化学电源的应用领域及描述？参考答案1、2、组成：活性物质，导电剂，添加剂 类型：片状电极 粉末多孔电极 气体扩散电极 3、防止电池发生短路。分类：有机材料隔膜、编织隔膜、毡状膜、隔膜纸、陶瓷隔膜4、分类：一次电池，二次电池，贮备电池，燃料电池。 一类电池：锌-锰干电池、碱性锌-锰电池、锌-汞电池 二次电池：铅酸电池，镍氢电池，锂离子电池。 贮备电池：锌-银电池，镁-银电池 燃料电池：氢氧燃料电池5、电阻、开路电压和工作电压、容量和比容量、实际容量、额定容量、能量和比能量、功率和比功率6、PVA、PTFE、CMC PVA是一种亲水性高聚物白色粉末。聚合度为700-2000 CMC为白色粉末，易溶于水，并形成透明溶液，具有良好的分散能力和结合力，并有吸水和保持水分的能力。 PTFE：俗称塑料王，是一种白色粉末。电绝缘性能好，耐酸，耐碱，耐氧化。7、分类：聚丙烯酸盐类，聚丙烯腈水解物，醋酸乙烯酯共聚物，改性聚乙烯醇类 应用：（1）日常生活：婴儿一次性尿布、宇航员尿巾、妇女卫生用品、餐巾、手帕、绷带、脱脂棉等。（2）农用保水剂（3）用作医疗卫生材料 （4）工业吸水剂（5）食品工业 包装材料、保鲜材料、脱水剂、食品增量剂等。（6）电极粘结剂8、热电池、导弹用的电池、高温电池、二次电池、一次电池、燃料电池、固体电解质电池、其它储备电池。9、化学电源主要由电极，电解质，隔膜，外壳组成。 电极是电池的核心部分，由活性物质和导电骨架组成。活性物质是指正、负极中参加成流反应的物质，是决定化学电源基本特性的重要部分。 电解质在电池内部正负极之间担负传递电荷的作用，要求比电导高，溶液欧姆电压降小。对固体电解质要求具有离子导电性，而不具有电子导电性。电解质必须化学性质稳定，使贮存期间电解质与活性物质界面间的电化学反应速率小，这样电池的自放电容量损失小。隔膜的主要作用是防止正负极活性物质直接接触，防止电池内部短路。对隔膜的要求是化学性能稳定，有一定的机械强度，隔膜对电解质离子运动的阻力，应是电的良好绝缘体，并能阻挡从电极上脱落的活性物质为例和枝晶的生长。外壳是电池的容器。化学电源中，只有锌猛干电池是锌电池兼作外壳。外壳要求机械强度高，耐振动，耐冲击，耐腐蚀，耐温差的变化等。10、一次电池常用于低功率和中等功率放电，这种电池外形多为圆柱形，扣式，扁形，常以单体或电池组形式用于各种便携式电器和电子设备，圆柱型电池广泛应用于照明，信号，报警装置和半导体收音机，收录机，计算机，剃须刀，吸尘器等家庭生活用品上。 二次电池及电池组常用于较大功率放电，汽车启动，照明和点火，应急电源以及人造卫星，宇宙飞船，在电动车辆方面也显示出广阔的应用前景。 贮备电池可用作导弹电源，心脏起搏器电源。燃料电池适合于长时间持续工作的场合，已成功地应用于阿波罗飞船的登月飞行和载人航天器中。锌-锰干电池1、一次化学电源的主要类型有哪些？答：勒克朗谢型、碱性锌-锰电池、水激活电池、热激活电池、锌-汞电池、锌-空气电池、锌-银电池、锂电池、固体电解质电池。2、例举一些一次电池的符号，并说出其意义（至少5个）。答：3、锌-锰电池有哪些分类方法？各分为几大类？答：锌-锰电池按电解液性质，可分为中性、微酸性和碱性两大类。 如按外形，中性锌-锰电池可分为筒式、迭层式、薄形（纸）三种；碱性锌-锰电池有筒式、扣式、扁平式等。4、筒式锌-锰电池分为几类，并写出它们的电极反应（3个）。答：筒式锌-锰电池分为四类。传统的勒克朗谢电池，。纸板电池，。碱性锌-锰电池，。 无汞锌-锰电池。5、勒克朗谢干电池中二氧化锰电极的反应机理？答：6、氯化锌型电池制造工艺？答：7、锌-锰电池的主要性能包括哪些方面？答：8、简述影响电池放电容量的主要因素?答： 放电制度主要指放电电流、放电方式。放电电流过大，电化学极化增大，工作电压迅速下降，电池输出容量减小。但放电电流过小，由于放电时间太长，自放电造成容量损失加大。放电方式分连续和间隙放电二种。锰粉晶型对电池容量有直接影响，一般都采用高活性的-MnO2，粒度为20m左右。9、引起锌负极自放电的原因主要是什么？并写出其电极反应。答：引起锌负极自放电的原因主要是在电池内形成腐蚀微电池。 10、电池用二氧化锰有哪些类型？活性二氧化锰的生产工艺路线是什么？答：电池用MnO2有天然，MnO2（NMD），化学MnO2（CMD）和电解MnO2（EMD）。活性二氧化锰的生产工艺路线是：MnO2矿石还原焙烧岐化活化过滤水洗中和干燥活化二氧化锰。铅酸蓄电池1简述铅酸电池的优缺点答案：优点：原料易得，价格相对低廉；高倍率放电性能良好；温度性能良好,可在-4060的环境下工作；适合于浮充电使用,使用寿命长,无记忆效应；废旧电池容易回收,有利于保护环境.缺点：比能量低,一般为3040Wh/kg；使用寿命不及Cd/Ni电池；制造过程容易污染环境,必须配备三废处理设备。2铅酸电池按基板结构可分为哪几类答案：涂膏式，管式，形成式3铅酸电池按性能可分为哪几类答案：干荷电蓄电池，非干荷电蓄电池，少维护蓄电池，免维护蓄电池，阀控式密封蓄电池4铅酸电池按用途可分为哪几类答案：启动型蓄电池，固定性蓄电池，电动车用蓄电池，风力发电用蓄电池，军用蓄电池5用化学反应式简述铅酸电池的原理答案：6铅酸蓄电池正常工作的条件答案：1.电极反应可逆；2.氢气和氧气在电极上具有较高的过电位才有可能使电池正常充放电； 3.放电产物PbSO4在H2SO4水溶液中的溶解度较低。7一个电池体系满足哪些条件才能作为蓄电池答案：1.电池反应可逆；2.只能采用一种电解质溶液 ；3.电池放电时固体产物难溶解于电解液中.8铅酸电池为什么在低温下的充电效率很低答案：低温状态下，电解液的粘稠度增加，导致电解液中的离子移动困难，反应速度降低，电池的内阻增大，导致电池内耗增加，因此就会表现为效率很低。9铅酸电池中电解液是什么，有什么作用答案：电解液:H2SO4。铅酸电池中，电解液用于与正极活性物质与负极活性物质一起进行电化学反应，还有在充放电过程中形成离子导电回路。由于电解液的浸润作用，使正负极多孔结构中吸满电解液，有利反应。10什么是极板化成现象答案：用通入直流电的方法使正极板上的活性物质发生电化学氧化（生成PbO2），同时负极板上的活性物质发生电化学还原（生成海绵状铅），这个过程称为化成第六章：碱性镍电池1固态储氢有哪些优势答案：1.体积储氢容量高2.无需高压及隔热容器3.安全性好，无爆炸危险4.易得高纯氢，提高附加值2稳定-Ni(OH)2结构必须具备哪些条件答案：1.取代M3+金属离子的半径不能太大 2.用来取代的M3+离子在强碱电解液中能稳定存在 3.保证-Ni(OH)2结构层内有足够量的过剩电荷 4.取代的M3+金属离子的分布均匀程度将直接影响-Ni(OH)2稳定性3-Ni(OH)2有哪几种改性方法，试各举一例答案：1.引入掺杂元素：钴，锂，镉，锌及其他元素的掺杂 2.制备纳米氧化镍。4对Ni/MH电池负极的贮氢材料哪些要求答案：1.较高的贮氢容量，电化学容量大； 2.在一定温度范围内可以进行吸氢和放氢； 3.在碱性溶液中要稳定，抗腐蚀性能好； 4.合金易活化，电化学活性高； 5.平台压力适中，对氢的阳极氧化具有良好的催化作用； 6.具有良好的导热性； 7.进行长期充放电仍能维持其稳定性； 8.粒径合适，易于制作极板且成本较低等。5镁基贮氢合金中的Mg2Ni合金有哪些缺点，并说出如何进行改性答案：Mg2Ni形成的氢化物非常稳定，室温下不易脱氢，放氢过电位高，放氢量低，表面容易形成氧化膜等缺点。对Mg2Ni合金进行一些改性处理，包括表面处理和元素掺杂表面处理就是通过研磨或者化学的方法在表面包覆一层Ni或者Cu，防止Mg氧化为Mg(OH)2。元素掺杂掺杂的元素包括：Zr、Al、Co、Mn、Cu、Si、Ca、Ag及稀土元素。通过改变合金的点阵参数而改变Mg2Ni合金的贮氢特性。6有机储氢材料和无机储氢材料的原理分别是什么答案：有机物贮氢过程通过不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应来实现。加氢反应实现氢的储存(化学键合)，脱氢反应实现氢的释放。7镉-镍电池的组成及原理答案：负极：海绵状金属镉；正极：氧化镍(NiOOH);电解液：KOH或NaOH水溶液。 电池电化学式： (-)Cd KOH(或NaOH) NiOOH(+) 负极反应：Cd+2OH- Cd(OH)2+2e 正极反应：2NiOH+2H2O+2e 2Ni(OH)2+2OH- 电池反应：Cd+2NiOOH+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)28镉-镍电池可分为哪几类答案：按结构可分为：有极板盒式，无极板盒式，双极性电极叠层式。按电池封口结构：开口式，密封式，全密封式。按输出功率：超高倍率，高倍率，中倍率，低倍率。按电池外形：方形，圆柱形，扣式。9简述镍铁电池的发展史答案：1901年，爱迪生发明，被用作电动车电池；没人接受用这种电池启动内燃机，引进这种电池的电动汽车纷纷停产；最后，这种电池只是在铁路信号发送及备用电池方面得到广泛应用。10简述镍铁电池优缺点答案：优点：坚固耐用，能承受过充电、长期搁置和短路等破坏性的使用。铁资源丰富，电池成本低。 缺点：自放电严重，低温性能差，比能量和比功率较低，放电电压较低，约在1V上下。燃料电池习题12004年美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，它用磺酸类质子溶剂，在200左右时供电，乙醇电池比甲醇电池效率高出32倍且更安全，电池总反应为：C2H5OH+3O2=2CO2+3H2O，电池示意如图：（1）极（填a或b）为电池的负极，电池工作时电流方向为；（2）写出电池的正极反应方程式；（3）电池工作时，1mol乙醇被氧化时就有mol电子转移。2如图所示，可形成氢氧燃料电池。通常氢氧燃料电池有酸式（当电解质溶液为硫酸时）和碱式当电解质溶液为NaOH（aq）或KOH（aq）时两种，试回答下列问题：（1）酸式电池的电极反应：负极，正极；电池总反应：；电解质溶液pH的变化（填“变大”“变小”或“不变”）；（2）碱式电池的电极反应：负极，正极；电池总反应：；电解质溶液pH的变化（填“变大”“变小”或“不变”）。3氢氧燃料电池是最常见的燃料电池，该电池在正极通入氧气，在负极通入氢气，而电解质溶液通常是KOH溶液，（1）请写出氢氧燃料电池的正极反应方程式；（2）氢氧燃料电池有何优点？4（1）写出以石墨为电极，H2、O2、Na2SO4溶液构成的燃料电池的电极反应式：负极：；正极：；（2）写出以石墨为电极，H2、O2、H2SO4溶液构成的燃料电池的电极反应式：负极：；正极：；（3）写出以石墨为电极，H2、O2、NaOH溶液构成的燃料电池的电极反应式：负极：；正极：。5肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性液体，与氧气或氮氧化物反应均可生成氮气和水，用作火箭燃料，（1）写出肼与一氧化氮反应的化学方程式；（2）肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%-30%的KOH溶液，该电池放电时，电极反应式：负极；（3）如图是一个电化学装置示意图，用肼-空气燃料电池做此装置的电源，（）如果A为含有铁、银、金、碳等杂质的粗铜，B为纯铜，C为CuSO4溶液，通电一段时间后，极的质量增大（填“阴极”、“阳极”）；（）如果A是铂电极，B是石墨电极，C是CuSO4溶液，阳极的电极反应式是，若产生1mol气体则消耗肼为g。 6新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH4和O2，电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液电解实验，如图所示： 回答下列问题：（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、；（2）闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是，电解氯化钠溶液的总反应方程式为；（3）若每个电池甲烷通气量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为（法拉第常数F=9.65l04Cmol-1列式计算），最多能产生的氯气体积为L（标准状况）。7如图1所示，某同学设计了一个燃料电池并探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜，请按要求回答相关问题：图1 图2（1）甲烷燃料电池负极电极反应式是：；（2）石墨电极（C）的电极反应式为 ；（3）若在标准状况下，有2.24L氧气参加反应，则乙装置中铁电极上生成的气体体积为L；丙装置中阴极析出铜的质量为g；（4）某同学利甲烷设计电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置（如图2所示）。若用于制漂白液时a为电池极，电解质溶液最好用；若用于制Fe(OH)2，使用硫酸钠做电解质溶液，阳极选用作电极。8航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢-氧燃料电池有酸式、碱式和非水种，它们放电时的电池总反应方程式均可表示为：2H2+O2=2H2O。（1）酸式氢-氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应可表示为：2H2-4e-=4H+，其正极反应表示为；（2）碱式氢-氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应表示为：O2+2H2O+4e-=4OH-，其负极反应可表示为；（3）非水电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-，其负极反应可表示为：2H2+2O2-4e-=2H2O，其正极反应表示为；（4）非水电解质是掺杂K2CO3晶体，在熔融状态下能传导CO32-，其正极反应可表示为：O2+2CO2+4e-=2CO32-，其负极反应表示为。9（1）我国首创的海洋电池，总反应为：4A1+3O2+6H2O=4Al(OH)3，负极为：，负极发生：反应（填“氧化”或“还原”）；正极为铂网，（填“电子”或“电流”）从铂极流出；海水为电解质溶液，海水中的Na+移向（填“正极”或“负极”），若电路中转移3mol电子，则负极材料质量减少克。（2）航天技术使用氢氧电池具有高能、轻便，不污染优点，氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应式均可表示为：2H2+O2=2H2O酸式氢氧燃料电池的电解质是酸、其负极反应为：2H2-4e-=4H+，则正极反应为；碱式氢氧燃料电池的电解质是碱，其正极反应表示为：O2+2H2O+4e-=4OH-，则负极反应为：。（3）如右图：若A为铜片，B为铁片，电解质为FeCl3溶液，则作铜片为极（填正或负），写出电极反应式：正极，负极。10美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，被称为21世纪的明星电池，其构造如图所示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。（1）a是极（填“正”或“负”），其pH值填升高、降低或不变），b极的电极反应式。（2）某些碳氢化合物也可作为燃料电池的燃料，如天然气（甲烷）等，若将图中H2换成CH4时，电池内总的反应方程式为：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O。请写出a极的电极反应式；在电池工作期间，CO32-流向极（填a或b）。参考答案1解：a；由b极沿导线到a极；4H+O2+4e-=2H2O；12mol。2解：2H2-4e-=4H+；O2+4e-+4H+=2H2O；2H2+O2=2H2O；变大；2H2-4e-+4OH-=4H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-；2H2+O2=2H2O；变小。3解：（1）O2+4e-+2H2O=4OH-；（2）燃料电池的转换效率高，无污染，环保。4解：2H2-4e-=4H+；O2+4e-+2H2O=4OH-；2H2-4e-=4H+；O2+4e-+4H+=2H2O；2H2-4e-+4OH-=4H2O；O2+4e-+2H2O=4OH-。5解：N2H4+2NO=2N2+2H2O；N2H4-4e-+4OH-= N2+4H2O；阴；2H2O-4e-= O2+4H+；32。6解：2O2+8e-+4H2O=8OH-；CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O；H2；4。7解：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O；2Cl-2e-=Cl2；4.48；12.8；负极；饱和食盐水；铁。8解：O2+4e-+4H+=2H2O；2H2-4e-+4OH-=4H2O；O2+4e-=2O2-；2H2+2CO32-4e-=2H2O+2CO2。9解：Al；氧化；电流；正极；27；O2+4e-+4H+=2H2O；2H2-4e-+4OH-=4H2O；正；Fe3+e-=Fe2+；Fe-2e-=Fe2+。10解：负；降低；O2+4e-+2H2O=4OH-；CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O；a。液流电池习题及参考答案1、氧化还原液流电池的特性是什么？答：1.电池反应只有液相氧化还原反应，电化学反应速度快，电极不会产生固相变化。2.电池的额定功率和额定能量是独立的，功率大小取决于电池堆，能量大小取决于电解液的量。3.电池自放电很小4.电解液循环使用，电池寿命长5.可100%深放电，不会损坏电池6.更换电解液，可实现瞬时再充电2、隔膜有哪些要求？答：离子透过率低，交叉污染小H+透过率高，膜电阻小，电压效率高具有一定的机械强度，耐氧化和化学腐蚀电池充放电时水透过量小3、全钒液流电池的电极反应？答：4、简述AVRFB优缺点。答：5、影响AVRFB电解液性能的因素有哪些？答：影响电解液性能的因素：钒离子浓度 : 3mol/L温度 : 1040充电状态 :充电6080%添加剂 :有机脲和甘油密封性 : 密封储液罐或储 液罐中通保护气N2或Ar 6、写出PSB的组成及其电极反应。答：正极：溴电极，基体：活性碳和Pt催化的聚丙烯腈碳毡负极：过渡金属硫化物，基体：活性炭电解液 ：多硫化物溶液隔膜 ：阳离子交换膜7、写出PSB的优缺点。答：8、简要描述锌溴液流电池的充放电机理。答：9、mixed-acid all vanadium RFB的电极反应？答：10、写出Fe/Cr 氧化还原液流电池的电极反应和Fe/V Redox Flow Batteries (IVBs) 的电极反应。答： 电容器习题1水平放置的平行板电容器（注：上下平行），两极板相距5mm，电容为2F，当将其充电到两板电势差为100V时，一个质量为1.010-11g的带负电尘埃正好在板间静止，求：（1）这时电容器的带电量为多少库仑？（2）电容器上极板带何种电荷？（3）该尘埃带电量为多少？2一平行板电容器，板间距离为d，电容为C，接在电源电压为U电源上，充电后撤去电源，则极板上的电量为（1）；若再拉开两板，使板间距离增大为2d，则电容器的电容变为（2）；电量为（3）；电压变为（4）；板间电场强度为（5）。3如图所示的平行板电容器，极板A、B所带电量QA=6.010-8C、QB=-6.010-8CA、B板间距离d=1.0mm，A、B板间电场可视为匀强电场，现测得其电场强度E=4.0105V/m。试求该电容器的电容C。 题3 题44如图所示，一个质量为6.410-4 Kg的带负电微粒在两块水平放置的带电平行金属板正中央处于静止状态已知平行金属板间电场强度大小为2104 N/C，g=10m/s2求：（1）带电平行金属板A带何种电荷？（2）微粒的带电量多大？相当于多少个电子的电荷量？5某电容器放电的I-t曲线如图所示，根据此图可估算出电容器释放的电荷量为多少库伦？（请给出一个范围或者这一范围内的一个值）题56一个平行板电容器，使它每个极板所带电荷量从Q1=310-5C增加到Q2=3.610-5C时，两极板间的电势差从U1=10V增加到U2=12V，这个电容器的电容多大？如要使两极板间的电势差从10V降到6V，则每极板需减少多少电荷量？7如图所示，一平行板电容器接在U=12V的直流电源上，电容C=3.010-10 F，两极板间距离d=1.2010-3m，取g=10m/s2，求：（1）该电容器所带电量（2）若板间有一带电微粒，其质量为m=2.010-3 kg，恰在板间处于静止状态，则该微粒带电量为多少？带何种电荷？ 题7 题8 题98如图所示，平行板的两个极板A、B分别接在电压为60V的恒压源上，两板间距为3cm，带电荷量为610-8C，A极板接地。求： （1）平行板的电容；（2）平行板两板之间的电场强度；（3）距B板为2 c m的C点处的电势。9如图所示的平行板，极板A、B所带电量QA=6.010-8C、QB=-6.010-8C。A、B板间距离d=1.0mm，A、B板间电场可视为匀强电场，现测得其电场强度E=4.0105V/m，试求该的电容C。10有一充电的平行板电容器，两板间电压为3V，现使它的电量减少为310-4C，于是电容器两极板间电压降为原来的1/3，此电容器的电量是（1）F，电容器原来的带电量是（2）C，若电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容是（3）F。参考答案1解：（1）Q=CU=210-6100C=210-4C(2)带负电尘埃正好在板间静止，受到重力与电场力平衡，则电场力方向竖直向上，电容器上极板带正种电荷。（3）由平衡条件得：qE=mg，又U=Ed，得到qU/d=mg，带入解得，q=510-18C2解：电容器接在电源电压为U的电源上，充电后电容器的电压等于电源的电压U，电量Q=CU。若再拉开两板，使间隔增大为2d，则电容器的电容变为C/2，电容器的电量保持不变仍为Q=CU，电压变为U=QC/2=2U，板间场强E=2U/2d=U/d。故答案为：CU，C/2，CU，2U，U/d3解：根据电容器所带电量Q是每一个极板带电量的绝对值来确定电容器的电量Q，则电容C=Q/U=1.510-10F4（1）带电微粒处于静止状态，受力平衡，重力与电场力大小相等，方向相反，则电场力方向竖直向上，微粒带负电，则A板带正电（2）由平衡条件得：mg=qE，得q=mg/E=6.410-410/(2104)= 3.210-7C，n=q/e=3.210-7/(1.610-19)= 21012个5解：该图像中的曲线和纵横坐标所包围的“面积”表示电容器释放的电荷量。被包围的小方格个数为75个（两个半个算一格，格子数大约为72-80格之间），每一小格子的“面积”表示q=(1/25) 10-5C，所以75个格子的电荷量为Q=75(1/25) 10-5C，由于格子个数的误差，大约为72-80格，所以最终Q大约在2.810-5C3.210-5C之间。故答案为310-5C（2.810-5C3.210-5C均可）。6解：由C=Q1/U1得：C=310-5F/10=310-6F=3F使两极板间的电势差从10V降到6V，每极板需减少的电荷量是Q=CU=310-64=1.210-5C7解：（1）电量Q=CU=3.010-1012C=3.610-9C（2）板间电场强度E=U/d=12/(1.210-3)V/m=104 V/m对于带电微粒，由平衡条件得qE=mg，则q=210-310/104 C=210-6C由于电容器上板带正电，场强方向向下，微粒所受电场力方向竖直向上，则该电荷带负电8解：（1）依电容定义有C=Q/U=610-8/60F=110-9F(2)E=U/d=60/(310-2)=2103V/m(3)C点距A板间距离为dAC=d-dBC=1 cm，A与C间电势差UAC=EdAC=20V，又UAC=A-C，A=0可得C =-20V9解：电量Q=610-8C，电容器电压U=Ed=410510-3V=400V，则电容C=Q/U=1.510-10F10解：C=Q/U=1.510-4F=150F电容器原来的带电荷量Q=CU=1.510-43C=4.510-4C电容反映电容器本身的特性，电容器极板上的电荷全部放掉，电容器的电容不变，仍为150F锂离子电池及超常规能源习题1两种不同的金属片放在酸、碱、盐的水溶液中，就能成为一个电池，所用的金属片就是电池的正极和负极。请你用铜片、铁片、铝片自己设计电池，你能设计出几个电池，并说明电池的正极和负极。2探究水果电池：（1）如何验证水果能做成电池，可以选用电流表或电压表，看接上后指针是否会，水果电池实现的是能转化为电能；（2）如何确定水果电池的正负极可以把电流表或电压表的接线柱分别接在两金属片上，根据指针的判断；如图是小明把两种不同的金属片插入柠檬，制成的“水果电池”，用电压表测量水果电池的电压，则金属片B是水果电池的极。3化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用，（1）下列说法正确的是（填序号）A通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣B二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用C除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收（2）目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应可表示为：Cd+2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+Cd(OH)2，已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是（填序号）A以上反应是可逆反应 B反应环境为碱性C放电时Cd作负极 D该电池是一种二次电池（3）在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电Aa电极是电源的极B若该电池为飞行员提供了360kg的水，则电路中通过了mol电子4（）原电池是一种将能转化为电能的装置，如图所示的原电池中，锌片上发生反应（填“氧化”或者“还原”）。（）Li-S