第二炮兵工程学院第二炮兵工程学院一、氧化还原反应的能量变化化学反应,氧化还原反应和非氧化还原反应 （电子得失的角度）
氧化还原反应,因为伴随着微粒运动和电子得失而使微粒的运动动能和微粒之间势能的改变，即伴随着能量的变化。
如 CuSO4溶液中加入 Zn 粉，其化学反应为：
Cu2+＋ Zn = Cu ＋ Zn2+
ΔHmo(298.15)= - 217.2 kJ·mol-1
该反应放出能量,即系统动能改变与势能改变之 和。
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Δ rGm(298.15)=Δ rHm(298.15)－ TΔ rSm（ 298.15）
式中,TΔ rSm 代表反应系统的动能变化量
（ Δ rSm表示混乱程度），显然,Δ rGm代表反应系统的势能变化量 。
将上述反应装配成原电池，反应中有电子的得失转移，必然有电动势能的变化量，即电所做之功 ——
电功。根据热力学推导,Δ rGm是反应系统作非体积功 W非 的能量，在这种反应配成的原电池系统中，非体积功即为电功 We,因此,Δ G＝ W非 = We。
根据法拉第定律,We =- nFE
第二炮兵工程学院通过以上讨论，根据热力学原理，在等温、
等压条件下，系统吉布斯函数变 Δ G等于原电池可能作的最大电功（ qE）,即,Δ G = We = -
qE = -nFE。
标准状态下,-Δ rGmo= nFEo
当反应达到平衡时,即原电池没有电流通过时,E=0,ΔG=0,有其中,EO,KO和 ΔrGm都与温度 T有关 。 如果温度是 298.15 K,则
0 0
0lg
2,3 0 3 2,3 0 3
rmG n F EK
R T R T
0
0lg
0,05 9
nEK
V?
第二炮兵工程学院结论任何氧化还原反应都可装配成原电池。它们的吉布斯函数变和电动势的关系可用前述式将其表示出来，化学能与电能相互转化。
A
e- e-
Zn Cu
Zn2+ SO42- Cu2+ SO42-
(-) Zn | ZnSO42-(C) || CuSO42-(C) | Cu (+)
第二炮兵工程学院化学能 电能原电池电解电化学第二炮兵工程学院二、原电池
原电池组成
电极电势
能斯特方程
电动势与吉布斯函数变
电极电势的应用第二炮兵工程学院
Cu – Zn 原电池
Cu2+ (aq) + Zn (s) Zn2+ (aq) + Cu（ s）
△ Hθ(298.15K) = - 218.66kJ·mol-1
饱和 KCl溶液 琼脂胶冻
+-
ZnSO4 CuSO4
CuZn
K+Cl-
盐桥沟通回路e - e -
原电池组成我的新电池,s w f
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( - ) Zn ZnSO4 (C1) CuSO4(C2) Cu ( + )
Cu2+ (aq) + Zn (s) Zn2+ (aq) + Cu (s)
( - ) Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e- 氧化过程
( + ) Cu2+ (aq) + 2e - Cu (s) 还原过程通 式 a
（ 氧化态） + ne- b（ 还原态）
电池反应电极反应原电池图示 (符号 )
氧化还原电对及其种类电对,氧化态 /还原态 如 Zn2+/Zn Cu2+/Cu
金属同金属离子间 Zn2+ / Zn
Zn2+ (C) Zn(+)
(-) Zn Zn2+ (C)
Zn2+ + 2e - Zn
中性分子同相应离子间 H
+ / H2 2H+ + 2e - H2H
+ (C) H2 (P) Pt (+)
(-) Pt H2 (P) H+ (C)
金属同金属难溶盐间 AgCl / Ag AgCl + e - Cl - + Ag
同一元素不同价态间 Fe
3+/ Fe2+
Fe3+ (C),Fe2+ (C) Pt(+)
(-) Pt Fe3+ (C),Fe2+ (C) Fe
3+ + e - Fe2+
Cl - (C) AgCl Ag (+)
(-) Ag AgCl Cl - (C)
种类 电对 电极符号 电极反应第二炮兵工程学院三,电极电势
1),电极电势的产生溶解沉积M (s) + m H2O( l ) [M(H2O)m]
n+ + ne -
+
+
+
+
+
+
+
+
- -
- -
- -
- -
-
-
-
-
+ +
+ +
+ +
+ +
-
-
-
-
双电势第二炮兵工程学院
a,不同电极由于沉积和溶解速率不同，电极电势也不同。
b,电极电势与温度、浓度有关。
c,电极电势反映物质在水溶液中得失电子的能力。
金属越活泼,失电子能力越强,电极电势 越小。
金属越不活泼,失电子能力越弱,电极电势 越大。
电极电势?
原电池能够产生电流，说明原电池的两极之间有电势差存在，即每一个电极都有一个电势，称为电极电势，用符号 E表示，也可用符号?表示。
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a,标准氢电极
θ (H+/H2) = 0.0000V
标准氢电极符号
H + (1.0 mol / dm3) | H2 ( 101.325kPa ) | Pt (+)
电对符号 H+ / H2
2),电极电势的确定第二炮兵工程学院
T = 298.15 K
Pθ= 101.325 kPa
H2
C( H+ ) = 1.0 mol / dm3
Pt
氢气电极,s w f
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b,其它电对?θ的 确定方法：将待测电极与标准氢电极组成 原电池
E如 Cu
2+ / Cu Eθ= 0.3419V
Eθ=?θ(Cu 2+ /Cu) -?θ( H+ / H2 ) = 0.3419V
θ( Cu2+ / Cu ) = 0.3419V
如 Zn2+ / Zn Eθ= 0.7618V
Eθ=?θ( H+ / H2 ) -?θ(Zn 2+ / Zn) = 0.7618V
θ( Zn2+ / Zn ) = - 0,7618V
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c,参比电极标准氢电极虽然具有准确度高等优点，但制备较复杂，且易吸附其它杂质而中毒，失去活性，因此一般不用。在实际应用中，经常用的参比电极是 饱和甘汞 电极 和 银 -氯化银 电极 。 饱和甘汞电极组 成,Hg,Hg2Cl2和饱和 KCl溶液电极符号,KCl（ C） ｜ Hg2Cl2｜ Hg｜ Pt
电极反应,Hg2Cl2（ s） +2e- = 2Hg(l) + 2Cl-(aq)
298.15K时,?θ( Hg2Cl2 / Hg ) = 0.2412V
银 -氯化银电极 请自己考虑？
第二炮兵工程学院注 意
θ( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V
※ 电极反应同乘 (除 )以某数时,电极电势 值不变
2Zn2+(aq) + 4e- 2Zn(s)
Zn(s) Zn2+ (aq) + 2e-?θ( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V
θ( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V
※ 电极反应不管是氧化形式，还是还原形式,
其 电极电势 值不变。
Zn2+ (aq) + 2e- Zn(s)
第二炮兵工程学院酸性介质?θ( MnO4-/Mn2+ ) = 1.507V
中性或弱碱性介质?θ( MnO4-/MnO2 ) = 0.588V
强碱性介质?θ( MnO4-/MnO42-) = 0.564V
※ 查阅时注意具体的电对形式
θ( Cu2+/Cu)?θ( Cu2+/Cu+)?θ( Cu+/Cu)
θ( Hg2Cl2 / Hg)= 0.26808V?θ( Hg22+ / Hg)= 0.851V
※ 同一氧化态,介质不同，还原产物有差异第二炮兵工程学院
d.能斯特方程
a (氧化态 ) + ne- b (还原态 )
b
a
C/C
C/Cln
nF
RT
（还原态）
（氧化态）
b
a
C/C
C/Clg
n
05917.0
（还原态）
（氧化态）
298.15K时：
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MnO4- (aq) +8H+ (aq) + 5e- Mn2+ (aq) + 4H2O (l)
=?θ + 0.05917 { C(MnO4
-) / Cθ}{C(H+) / Cθ}8
5 { C(Mn2+) / Cθ}lg
2H+ (aq) + 2e- H2 (g)
0.05917 {C(H+)/ Cθ}2? =?θ +
2 {P(H2) / Pθ}
lg
第二炮兵工程学院氧化态物质的浓度越大，电极电势越大。
还原态物质的浓度越大，电极电势越小。
浓度对电极电势的影响浓度对电极电势的影响可用 Nernst方程定量说明。
H+ (aq) + e- 1/2 H2 (g)
0.05917 { C (H+) / Cθ}
=?θ +
1 { P(H2) / Pθ}1/ 2
lg
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1.35827 + 0.059172 lg 2 P
θ/ Pθ
12 =1.3672V
3),P(Cl2) = Pθ C (Cl- ) = 2 mol / dm3
( Cl2 / Cl - ) = 1.35827 + 0.059172 lg 1 22 = 1.3404V
( Cl2 / Cl - ) =
Cl2 (g) + 2e- 2Cl- (aq)
1) P(Cl2) = Pθ C (Cl- ) = 1 mol / dm3
(Cl2/Cl - ) =?θ(Cl2/ Cl- ) = 1.35827V
2) P(Cl2) = 2Pθ C (Cl- ) = 1 mol / dm3
例如：求 Cl2 / Cl -电对在下列条件下的? 值：
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Zn + 2H+ Zn 2+ + H2
负极,Zn Zn 2+ + 2e-
正极,2H+ + 2e- H2
E = Eθ - 0.059172 lg {C( Zn
2+) /Cθ}{ P(H2) / Pθ}
{C (H+) /Cθ} 2
+ -? - = - 0.05917
2 +
+
- =
=
C( Zn 2+)
Cθlglg
{ P(H2) / Pθ}
{C (H+)/Cθ}2
0.05917
2
0.05917
2
lg { P(H
2) / Pθ}
{C (H+) /Cθ} 2+
+ {C( Zn 2+) /Cθ}lg
+ -? -θ θ
+θ
-θ
电池反应：
电极反应：
第二炮兵工程学院例 如：计算铜锌原电池电动势已知,C(Cu2+)= 0.02mol/dm3 ； C(Zn2+)=0.03mol/dm3
解,Cu2+ (aq) + Zn(s) Zn2+ (aq) + Cu(s)
( - ) Zn(s) Zn2+ (aq) + 2e-
( + ) Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)
第二炮兵工程学院方法一：
E = Eθ - 0.05917n lg C(Zn
2+)
C(Cu2+)
= 1.1037 - 0.059172 = 1.0985 Vlg 0.030.02
Eθ =? + -? - = 0,3419 - ( - 0.7618 ) = 1.1037Vθ θ
第二炮兵工程学院方法二
(Cu2+/Cu ) =?θ (Cu2+/Cu) + lgC(Cu2+)
= 0.2916V
0.05917
n
(Zn2+/Zn ) =?θ (Zn2+/Zn) + lgC(Zn2+)
= - 0.8069V
0.05917
n
= 0.3419 + lg0.020.059172
= - 0.7618 + lg0.030.059172
E=? + -? - = 0.2916 - (- 0.8069) = 1.0985V
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3）
电极电势的应用电极电势越大，电对中氧化态物质得电子能力越强，氧化能力越强 。
电极电势越小，电对中还原态物质失电子能力越强，还原能力越强 。
组成电对 I2 / I- Br2 / Br- Cl2 / Cl- F2 / F-
θ(V) 0.536 1.066 1.358 2.866
4 3 2 1X2氧化性
※ 比较氧化剂和还原剂的相对强弱请判别 I2,Br2,Cl2,F2 在标态下氧化性强弱？
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⑴ 氧化态的氧化能力或还原态的还原能力的强弱
，在标准状态下用?θ 值判断,在非标准状态下用
值 判断。
⑵ 有 OH -或 H+参与电极反应时，应考虑其对 电极电势的 影响。
注意事项：
第二炮兵工程学院例题 1 两个电对：
θ (MnO4-/Mn2+) = 1.507V,?θ (Cl2/Cl-) = 1.35827V
在（ 1）标态下,（ 2） C(MnO4-) = 0.1mol/dm3；
（ 3） pH = 2.00：（ 4） P ( Cl2) = 10Pθ
条件下，哪个是最强的氧化剂？哪个是最强的还原剂？
θ ( MnO4-/Mn2+)?θ ( Cl2/Cl- )>
MnO4-是最强氧化剂,Cl-是最强还原剂
（ 2）
MnO4-是最强氧化剂,Cl-是最强还原剂
1.0
( MnO4-/ Mn2+) = 1.507 + lg 0.1× 1.080.059175
= 1.4952V >?θ (Cl2/Cl-)
解,（ 1）
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（ 3） pH = 2时,C(H+) = 0.01mol/dm3
( MnO4-/ Mn2+) = 1.507 + 0.059175 lg 1.0× 0.01
8
1.0
< 1.35827V
Cl2是最强氧化剂,Mn2+是最强还原剂
= 1.3177V
（ 4） P(Cl2) = 10Pθ时：
(Cl2/Cl -) = 1.35827 +
0.05917
2
lg
10 Pθ/ Pθ
1.02
= 1.3878V < 1.507V
MnO4-是最强氧化剂,Cl-是最强还原剂第二炮兵工程学院
※
判断氧化还原反应方向自发进行?G = - n F E
E=? + -? -> 0
G < 0
E > 0
+ >? -
a,当? 1 >? 2时：
氧化态物质 (? 1) + 还原态物质 (? 2)
b,组成原电池：
自 发逆向自发E=? 1 -? 2 < 0
E=? 1 -? 2 > 0
氧化剂 1 + 还原剂 2 氧化剂 2 + 还原剂 1
指定正、负极自发原则：
方法：
第二炮兵工程学院问,在例题 1的 4种情况下判断反应方向？
θ (MnO4-/Mn2+)?θ ( Cl2/Cl- )>
（ 2）当 C(MnO4-) = 0.1mol/dm3时：
θ ( Cl2/Cl- )>? ( MnO4-/ Mn2+) = 1.4952V
（ 3）当 pH = 2时：
θ ( Cl2/Cl- )<? ( MnO4-/ Mn2+) = 1.3177V
（ 4）当 P(Cl2) =10Pθ时：
(Cl2/Cl -) = 1.3878V <?θ (MnO4-/Mn2+)
2MnO4- + 16H+ +10Cl- 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O例 2
（ 1）标准状态下：
正向进行正向进行逆向进行正向进行解,
第二炮兵工程学院氧化还原反应进行的程度可用 Kθ 值大小 来衡量
RT
n F EKln
298.15K时：
05917.0
nEKlg
※ 氧化还原反应进行的程度
Gθ= - RTln Kθ = - n F Eθ
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a,Kθ只是温度的函数，与浓度无关。
b,改变 pH值和浓度，只影响电极电势、电动势和氧化还原反应方向，不影响氧化还原反应的 Kθ值。
c,同一方程式化学计量数改变时，电极电势及电动势的值不变，但 Kθ值改变。
注意事项：
第二炮兵工程学院四、化学电源
1） 干电池
（ 1） 锌锰干电池负极,锌片 （ 锌皮 ）
正极,MnO2,石墨棒 （ 碳棒 ）
电解质,NH4Cl,ZnCl2,淀粉电极反应：
负极,Zn - 2e- = Zn2+
正极,MnO2 + 2 NH4+ +2e- → Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O
总反应,Zn + MnO2 + 2 NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3↑ + H2
电池符号 Zn│ZnCl2,NH4Cl│MnO2,C
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（ 2） 锌汞电池负极,Zn（ 汞齐 ）
正极,HgO,碳粉电解质,饱和 ZnO,KOH糊状物电极反应 负极,Zn (汞齐 ) + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e-
正极,HgO + H2O +2e- → Hg +2OH-
总反应,Zn (汞齐 ) + HgO → ZnO + Hg
电池符号：
Zn (汞齐 )│KOH (糊状,含饱和 ZnO)│HgO（ C）
电压,1.34v
碱性锌锰电池：
Zn│ZnCl2,KOH│MnO2,C 电压,1.5v
Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- → Zn(OH)2-4 + 2MnO(OH)
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2）蓄电池
(1)铅蓄电池第二炮兵工程学院铅蓄电池的放电过程,
负极,Pb+SO42-=== PbSO4+2e-
正极,PbO2+SO42-+4H++2e - ==PbSO4+ 2H2O
电池总反应：
Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ === 2PbSO4+2H2O
铅蓄电池的充电过程：
阴极,PbSO4 +2e- ＝ Pb+SO42-
阳极,PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e-
电池总反应：
2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+
第二炮兵工程学院放电充电
2 PbSO4 + 2H2OPbO2 + Pb + 2H2SO4
充电、放电反应可写为：
铅蓄电池的性能和用途：
铅酸性蓄电池的电动势 2.1V,可逆性好，稳定，放电电流大，价廉，笨重。常用作汽车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以用变电站的备用电源。
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(2) 碱性蓄电池（日常生活中使用的充电电池）
Cd— Ni电池 Cd│ KOH (20%) │NiO(OH)
电池反应,Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd
(OH)2
Fe— Ni电池 Fe│ KOH (30%)│NiO(OH)
电池反应,Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2
（ 3）金属氢化物镍电池（ MH—— Ni电池 ）
负极：储氢合金（金属氢化物），如,LaNi2.5Co2.5
正极,Ni
电解质,KOH
电池符号,MH │ KOH │ NiO(OH)
电池反应,NiO(OH)+MH === Ni(OH)2+M
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3）新型燃料电池和高能电池
(1) 燃料电池还原剂 （ 燃料 ）,H2 联氨 （ NH2-NH2） CH3OH CH4
——负极氧化剂,O2 空气 ——正极电极材料,多孔碳,多孔镍,Pt Pd Ag等贵金属 （ 催化剂 ）
电解质,碱性,酸性,固体电解质,高分子等第二炮兵工程学院负极 （ 燃料极 ） ——多孔碳或多孔镍 （ 吸附 H2）
正极 （ 空气极 ） ——多孔性银或碳电极 （ 吸附 O2）
电解液 ——30%KOH溶液,置于正负极之间 。
电池符号,（ C） Ni│H2│KOH (30%) │O2│Ag (C)
电池反应,负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- （ 氧化 ）
正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （ 还原 ）
总反应 2H2 + O2 = 2H2O
电动势,1.229v
碱性氢 —氧燃料电池第二炮兵工程学院碱性氢 —氧燃料电池结构第二炮兵工程学院(2) 高能电池
——具有高,比能量,和高,比功率,的电池比能量、比功率 ——按电池的单位质量或单位体积计算的电池所能提供的电能和功率。
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A,锂电池
Li— MnO2非水电解质电池,
负极 —— 片状金属 Li 正极 —— MnO2
电解质 —— LiClO4 + 混合有机溶剂 （ 碳酸丙烯脂 +二甲氧基乙烷 ）
隔膜 —— 聚丙烯电池符号,Li│LiClO4│MnO2│C
电池反应,负极 Li = Li+ + e-
正极 MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2
总反应 Li + MnO2 = LiMnO2
电池的电动势,2.69v
Eθ(Li+/Li) = -3.04v
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b.镍氢电池（高压镍氢电池）
正极,Ni电极 NiO（ OH） + H2O + e- ==
Ni(OH)2+OH-
负极：氢电极 1/2H2 + OH- == H2O + e-
总反应,1/2H2 + NiO(OH) == Ni(OH)2
电解质,KOH 电池内氢气的压力,0.3~4MPa
第二炮兵工程学院能源消费水平的高低，是衡量一个国家在一定时期内经济技术发展水平的重要标志。
五、能源的开发利用第二炮兵工程学院能 源 概 述能源是指能够转换成热能,光能,电磁能,机械能,化学能等各种能量形式的资源 。
能源的形式有多种,如燃料,核能,太阳能,水力,地热,风能,潮汐能等等 。
能源的分类很多,
一次能源：二次能源 。
常规能源：新能源 。
第二炮兵工程学院风 能风 能第二炮兵工程学院新疆羊八井地热第二炮兵工程学院常 规 能 源煤炭
1,煤的发热量：单位质量的煤完全燃烧所能使放出的最大热量 。
衡量燃料作为能源的一个指标 。
通常煤完全燃烧所能放出的发热量为 30kJ·g-1
缺点,
a.固体燃料，燃烧速率慢，利用效率低，运输不变。
b.燃烧时产生有毒气体 (SO2,SO3,CO),污染大气。
第二炮兵工程学院褐煤是质地最差、发热量最低的一类煤，但它可以提炼成焦炭、煤焦油和焦炉气却是极好的化工原料。塑料和染料就是的褐煤“作品”。
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2,煤的气化,
C(s) + H2O (g) = CO (g) + H2 (g) ；
ΔHθm ( 298.15K ) = 131.3kJ.mol-1
C (s) + O2 (g) = CO2 (g)
ΔHθm (298.15K) = - 393.5kJ.mol-1
CO (g) + H2 (g) = CH4 (g) + H2O (l)
ΔHθm (298.15K) = - 250.2kJ.mol-1
人工合成天然气第二炮兵工程学院
(1) 直接液化法：将煤在高温，高压和催化剂存在下加氢液化的方法。
(2) 间接液化法：先将煤气化，然后再合成液体燃料的方法。
在 101.325Pa,200oC,催化剂存在下：
6CO + 13H2 = C6H14 + 6H2O
8CO + 17H2 = C8H18 + 8H2O
8CO + 4H2 = C4H8 + 4CO2
3.煤的液化：通过化学反应改变煤炭中的碳氢比例，
使煤变成较轻的液态碳氢化合物。
第二炮兵工程学院石油和天然气
1.石油：多种碳氢化合物的混合物 。 既是优良的燃料也是重要的化工原料 。
十六烷 辛烷 辛烯原油 脱水脱盐 分馏 精制汽油中最有代表性的是辛烷 C8H18
催化裂解：
C16H34 C8H18 + C8H16
第二炮兵工程学院分流塔示意图第二炮兵工程学院石油钻井平台第二炮兵工程学院
2.天然气：一种低分子量烃类混合物 。
优制的气体燃料也是重要的化工原料。
主要成分是 甲烷。
CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (l)
ΔHθm (298.15K) = - 890 kJ.mol-1
第二炮兵工程学院新 能 源核 能核能是原子核结构发生变化时放出的能量,
核能是一种优质能源,能量密度大,便于存储和运输 。 核能分为 核裂变能与核聚变能 。
△ E = △ m · c2
△ E,表示系统能量改变量； △ m,表示系统质量改变量；
c,表示光速 ( 3?108 m ·s-1 )。
爱因斯坦公式第二炮兵工程学院天然放射性辐射第二炮兵工程学院
1,核裂变能 ______ 在中子 (10n)轰击下使较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应所放出的能量。核裂变反应是目前所有运转的核电站的基础。
n2SrXeUnU 109538139 54236 9210235 92
裂变产物非常复杂，已知至少有 35种元素（从
30Zn 到 64Gd ） 。
1g U-235 放出的能量为 8?107 kJ
核裂变产物大多具有放射性。
第二炮兵工程学院中子诱发裂变形成链式反应第二炮兵工程学院核电站工作原理示意图第二炮兵工程学院原子弹构造示意图第二炮兵工程学院
2,核聚变能 ______ 轻原子核在异常高的温度下
（约 108?C） 聚合成较重原子核时，放出的巨大能量。
核聚变能比核裂变能威力大的多,它是一种最理想的清洁能源，是开发核能的主攻方向。
nHeHH 10423121
核聚变产物不是放射性的。
第二炮兵工程学院太 阳 能太阳能的利用：
1,光 __热转换,通过聚光器或集热器将太阳辐射能直接转换成热能 。
2,光 __电转换,利用太阳能光电池的半导体效应将太阳辐射能直接转换为直流电 。
3,光 __化学转换,利用太阳光能将 CO2和 H2O转换成碳水化合物和 O2。
核聚变能
e2HeH4 014211
第二炮兵工程学院卫星升空后太阳照射在卫星的太阳能电池上，
太阳能代替蓄电池成为永不枯竭的能源 。
第二炮兵工程学院哈勃太空望远镜第二炮兵工程学院氢 能氢能是指以氢作为燃料时释放出来的热能。
1,氢气的制取
(1)电解法,借助电能使水分解产生氢气 。
(2)光催化分解法,使用半导体为基础的催化体系,
利用太阳光直接分解水 。
(3)光合作用,借助某些特殊植物,利用光合作用将水转变为氢 。
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2,氢气的储存氢气的密度很低，运输和储存较为不易，目前最理想的储氢方法是利用金属氢化物。
LaNi5 + 3H2 LaNi5H6微热(200 - 300)KPa
3,氢气的利用氢气燃烧温度高，燃烧纯净，是一种优良的燃料，同时可利用氢氧燃料电池将氢能转化为电能使用。
第二炮兵工程学院本章结束
氧化还原反应,因为伴随着微粒运动和电子得失而使微粒的运动动能和微粒之间势能的改变，即伴随着能量的变化。
如 CuSO4溶液中加入 Zn 粉，其化学反应为：
Cu2+＋ Zn = Cu ＋ Zn2+
ΔHmo(298.15)= - 217.2 kJ·mol-1
该反应放出能量,即系统动能改变与势能改变之 和。
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Δ rGm(298.15)=Δ rHm(298.15)－ TΔ rSm（ 298.15）
式中,TΔ rSm 代表反应系统的动能变化量
（ Δ rSm表示混乱程度），显然,Δ rGm代表反应系统的势能变化量 。
将上述反应装配成原电池，反应中有电子的得失转移，必然有电动势能的变化量，即电所做之功 ——
电功。根据热力学推导,Δ rGm是反应系统作非体积功 W非 的能量，在这种反应配成的原电池系统中，非体积功即为电功 We,因此,Δ G＝ W非 = We。
根据法拉第定律,We =- nFE
第二炮兵工程学院通过以上讨论，根据热力学原理，在等温、
等压条件下，系统吉布斯函数变 Δ G等于原电池可能作的最大电功（ qE）,即,Δ G = We = -
qE = -nFE。
标准状态下,-Δ rGmo= nFEo
当反应达到平衡时,即原电池没有电流通过时,E=0,ΔG=0,有其中,EO,KO和 ΔrGm都与温度 T有关 。 如果温度是 298.15 K,则
0 0
0lg
2,3 0 3 2,3 0 3
rmG n F EK
R T R T
0
0lg
0,05 9
nEK
V?
第二炮兵工程学院结论任何氧化还原反应都可装配成原电池。它们的吉布斯函数变和电动势的关系可用前述式将其表示出来，化学能与电能相互转化。
A
e- e-
Zn Cu
Zn2+ SO42- Cu2+ SO42-
(-) Zn | ZnSO42-(C) || CuSO42-(C) | Cu (+)
第二炮兵工程学院化学能 电能原电池电解电化学第二炮兵工程学院二、原电池
原电池组成
电极电势
能斯特方程
电动势与吉布斯函数变
电极电势的应用第二炮兵工程学院
Cu – Zn 原电池
Cu2+ (aq) + Zn (s) Zn2+ (aq) + Cu（ s）
△ Hθ(298.15K) = - 218.66kJ·mol-1
饱和 KCl溶液 琼脂胶冻
+-
ZnSO4 CuSO4
CuZn
K+Cl-
盐桥沟通回路e - e -
原电池组成我的新电池,s w f
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( - ) Zn ZnSO4 (C1) CuSO4(C2) Cu ( + )
Cu2+ (aq) + Zn (s) Zn2+ (aq) + Cu (s)
( - ) Zn (s) Zn2+ (aq) + 2e- 氧化过程
( + ) Cu2+ (aq) + 2e - Cu (s) 还原过程通 式 a
（ 氧化态） + ne- b（ 还原态）
电池反应电极反应原电池图示 (符号 )
氧化还原电对及其种类电对,氧化态 /还原态 如 Zn2+/Zn Cu2+/Cu
金属同金属离子间 Zn2+ / Zn
Zn2+ (C) Zn(+)
(-) Zn Zn2+ (C)
Zn2+ + 2e - Zn
中性分子同相应离子间 H
+ / H2 2H+ + 2e - H2H
+ (C) H2 (P) Pt (+)
(-) Pt H2 (P) H+ (C)
金属同金属难溶盐间 AgCl / Ag AgCl + e - Cl - + Ag
同一元素不同价态间 Fe
3+/ Fe2+
Fe3+ (C),Fe2+ (C) Pt(+)
(-) Pt Fe3+ (C),Fe2+ (C) Fe
3+ + e - Fe2+
Cl - (C) AgCl Ag (+)
(-) Ag AgCl Cl - (C)
种类 电对 电极符号 电极反应第二炮兵工程学院三,电极电势
1),电极电势的产生溶解沉积M (s) + m H2O( l ) [M(H2O)m]
n+ + ne -
+
+
+
+
+
+
+
+
- -
- -
- -
- -
-
-
-
-
+ +
+ +
+ +
+ +
-
-
-
-
双电势第二炮兵工程学院
a,不同电极由于沉积和溶解速率不同，电极电势也不同。
b,电极电势与温度、浓度有关。
c,电极电势反映物质在水溶液中得失电子的能力。
金属越活泼,失电子能力越强,电极电势 越小。
金属越不活泼,失电子能力越弱,电极电势 越大。
电极电势?
原电池能够产生电流，说明原电池的两极之间有电势差存在，即每一个电极都有一个电势，称为电极电势，用符号 E表示，也可用符号?表示。
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a,标准氢电极
θ (H+/H2) = 0.0000V
标准氢电极符号
H + (1.0 mol / dm3) | H2 ( 101.325kPa ) | Pt (+)
电对符号 H+ / H2
2),电极电势的确定第二炮兵工程学院
T = 298.15 K
Pθ= 101.325 kPa
H2
C( H+ ) = 1.0 mol / dm3
Pt
氢气电极,s w f
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b,其它电对?θ的 确定方法：将待测电极与标准氢电极组成 原电池
E如 Cu
2+ / Cu Eθ= 0.3419V
Eθ=?θ(Cu 2+ /Cu) -?θ( H+ / H2 ) = 0.3419V
θ( Cu2+ / Cu ) = 0.3419V
如 Zn2+ / Zn Eθ= 0.7618V
Eθ=?θ( H+ / H2 ) -?θ(Zn 2+ / Zn) = 0.7618V
θ( Zn2+ / Zn ) = - 0,7618V
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c,参比电极标准氢电极虽然具有准确度高等优点，但制备较复杂，且易吸附其它杂质而中毒，失去活性，因此一般不用。在实际应用中，经常用的参比电极是 饱和甘汞 电极 和 银 -氯化银 电极 。 饱和甘汞电极组 成,Hg,Hg2Cl2和饱和 KCl溶液电极符号,KCl（ C） ｜ Hg2Cl2｜ Hg｜ Pt
电极反应,Hg2Cl2（ s） +2e- = 2Hg(l) + 2Cl-(aq)
298.15K时,?θ( Hg2Cl2 / Hg ) = 0.2412V
银 -氯化银电极 请自己考虑？
第二炮兵工程学院注 意
θ( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V
※ 电极反应同乘 (除 )以某数时,电极电势 值不变
2Zn2+(aq) + 4e- 2Zn(s)
Zn(s) Zn2+ (aq) + 2e-?θ( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V
θ( Zn2+/Zn ) = - 0.7618V
※ 电极反应不管是氧化形式，还是还原形式,
其 电极电势 值不变。
Zn2+ (aq) + 2e- Zn(s)
第二炮兵工程学院酸性介质?θ( MnO4-/Mn2+ ) = 1.507V
中性或弱碱性介质?θ( MnO4-/MnO2 ) = 0.588V
强碱性介质?θ( MnO4-/MnO42-) = 0.564V
※ 查阅时注意具体的电对形式
θ( Cu2+/Cu)?θ( Cu2+/Cu+)?θ( Cu+/Cu)
θ( Hg2Cl2 / Hg)= 0.26808V?θ( Hg22+ / Hg)= 0.851V
※ 同一氧化态,介质不同，还原产物有差异第二炮兵工程学院
d.能斯特方程
a (氧化态 ) + ne- b (还原态 )
b
a
C/C
C/Cln
nF
RT
（还原态）
（氧化态）
b
a
C/C
C/Clg
n
05917.0
（还原态）
（氧化态）
298.15K时：
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MnO4- (aq) +8H+ (aq) + 5e- Mn2+ (aq) + 4H2O (l)
=?θ + 0.05917 { C(MnO4
-) / Cθ}{C(H+) / Cθ}8
5 { C(Mn2+) / Cθ}lg
2H+ (aq) + 2e- H2 (g)
0.05917 {C(H+)/ Cθ}2? =?θ +
2 {P(H2) / Pθ}
lg
第二炮兵工程学院氧化态物质的浓度越大，电极电势越大。
还原态物质的浓度越大，电极电势越小。
浓度对电极电势的影响浓度对电极电势的影响可用 Nernst方程定量说明。
H+ (aq) + e- 1/2 H2 (g)
0.05917 { C (H+) / Cθ}
=?θ +
1 { P(H2) / Pθ}1/ 2
lg
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1.35827 + 0.059172 lg 2 P
θ/ Pθ
12 =1.3672V
3),P(Cl2) = Pθ C (Cl- ) = 2 mol / dm3
( Cl2 / Cl - ) = 1.35827 + 0.059172 lg 1 22 = 1.3404V
( Cl2 / Cl - ) =
Cl2 (g) + 2e- 2Cl- (aq)
1) P(Cl2) = Pθ C (Cl- ) = 1 mol / dm3
(Cl2/Cl - ) =?θ(Cl2/ Cl- ) = 1.35827V
2) P(Cl2) = 2Pθ C (Cl- ) = 1 mol / dm3
例如：求 Cl2 / Cl -电对在下列条件下的? 值：
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Zn + 2H+ Zn 2+ + H2
负极,Zn Zn 2+ + 2e-
正极,2H+ + 2e- H2
E = Eθ - 0.059172 lg {C( Zn
2+) /Cθ}{ P(H2) / Pθ}
{C (H+) /Cθ} 2
+ -? - = - 0.05917
2 +
+
- =
=
C( Zn 2+)
Cθlglg
{ P(H2) / Pθ}
{C (H+)/Cθ}2
0.05917
2
0.05917
2
lg { P(H
2) / Pθ}
{C (H+) /Cθ} 2+
+ {C( Zn 2+) /Cθ}lg
+ -? -θ θ
+θ
-θ
电池反应：
电极反应：
第二炮兵工程学院例 如：计算铜锌原电池电动势已知,C(Cu2+)= 0.02mol/dm3 ； C(Zn2+)=0.03mol/dm3
解,Cu2+ (aq) + Zn(s) Zn2+ (aq) + Cu(s)
( - ) Zn(s) Zn2+ (aq) + 2e-
( + ) Cu2+ (aq) + 2e- Cu (s)
第二炮兵工程学院方法一：
E = Eθ - 0.05917n lg C(Zn
2+)
C(Cu2+)
= 1.1037 - 0.059172 = 1.0985 Vlg 0.030.02
Eθ =? + -? - = 0,3419 - ( - 0.7618 ) = 1.1037Vθ θ
第二炮兵工程学院方法二
(Cu2+/Cu ) =?θ (Cu2+/Cu) + lgC(Cu2+)
= 0.2916V
0.05917
n
(Zn2+/Zn ) =?θ (Zn2+/Zn) + lgC(Zn2+)
= - 0.8069V
0.05917
n
= 0.3419 + lg0.020.059172
= - 0.7618 + lg0.030.059172
E=? + -? - = 0.2916 - (- 0.8069) = 1.0985V
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3）
电极电势的应用电极电势越大，电对中氧化态物质得电子能力越强，氧化能力越强 。
电极电势越小，电对中还原态物质失电子能力越强，还原能力越强 。
组成电对 I2 / I- Br2 / Br- Cl2 / Cl- F2 / F-
θ(V) 0.536 1.066 1.358 2.866
4 3 2 1X2氧化性
※ 比较氧化剂和还原剂的相对强弱请判别 I2,Br2,Cl2,F2 在标态下氧化性强弱？
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⑴ 氧化态的氧化能力或还原态的还原能力的强弱
，在标准状态下用?θ 值判断,在非标准状态下用
值 判断。
⑵ 有 OH -或 H+参与电极反应时，应考虑其对 电极电势的 影响。
注意事项：
第二炮兵工程学院例题 1 两个电对：
θ (MnO4-/Mn2+) = 1.507V,?θ (Cl2/Cl-) = 1.35827V
在（ 1）标态下,（ 2） C(MnO4-) = 0.1mol/dm3；
（ 3） pH = 2.00：（ 4） P ( Cl2) = 10Pθ
条件下，哪个是最强的氧化剂？哪个是最强的还原剂？
θ ( MnO4-/Mn2+)?θ ( Cl2/Cl- )>
MnO4-是最强氧化剂,Cl-是最强还原剂
（ 2）
MnO4-是最强氧化剂,Cl-是最强还原剂
1.0
( MnO4-/ Mn2+) = 1.507 + lg 0.1× 1.080.059175
= 1.4952V >?θ (Cl2/Cl-)
解,（ 1）
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（ 3） pH = 2时,C(H+) = 0.01mol/dm3
( MnO4-/ Mn2+) = 1.507 + 0.059175 lg 1.0× 0.01
8
1.0
< 1.35827V
Cl2是最强氧化剂,Mn2+是最强还原剂
= 1.3177V
（ 4） P(Cl2) = 10Pθ时：
(Cl2/Cl -) = 1.35827 +
0.05917
2
lg
10 Pθ/ Pθ
1.02
= 1.3878V < 1.507V
MnO4-是最强氧化剂,Cl-是最强还原剂第二炮兵工程学院
※
判断氧化还原反应方向自发进行?G = - n F E
E=? + -? -> 0
G < 0
E > 0
+ >? -
a,当? 1 >? 2时：
氧化态物质 (? 1) + 还原态物质 (? 2)
b,组成原电池：
自 发逆向自发E=? 1 -? 2 < 0
E=? 1 -? 2 > 0
氧化剂 1 + 还原剂 2 氧化剂 2 + 还原剂 1
指定正、负极自发原则：
方法：
第二炮兵工程学院问,在例题 1的 4种情况下判断反应方向？
θ (MnO4-/Mn2+)?θ ( Cl2/Cl- )>
（ 2）当 C(MnO4-) = 0.1mol/dm3时：
θ ( Cl2/Cl- )>? ( MnO4-/ Mn2+) = 1.4952V
（ 3）当 pH = 2时：
θ ( Cl2/Cl- )<? ( MnO4-/ Mn2+) = 1.3177V
（ 4）当 P(Cl2) =10Pθ时：
(Cl2/Cl -) = 1.3878V <?θ (MnO4-/Mn2+)
2MnO4- + 16H+ +10Cl- 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O例 2
（ 1）标准状态下：
正向进行正向进行逆向进行正向进行解,
第二炮兵工程学院氧化还原反应进行的程度可用 Kθ 值大小 来衡量
RT
n F EKln
298.15K时：
05917.0
nEKlg
※ 氧化还原反应进行的程度
Gθ= - RTln Kθ = - n F Eθ
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a,Kθ只是温度的函数，与浓度无关。
b,改变 pH值和浓度，只影响电极电势、电动势和氧化还原反应方向，不影响氧化还原反应的 Kθ值。
c,同一方程式化学计量数改变时，电极电势及电动势的值不变，但 Kθ值改变。
注意事项：
第二炮兵工程学院四、化学电源
1） 干电池
（ 1） 锌锰干电池负极,锌片 （ 锌皮 ）
正极,MnO2,石墨棒 （ 碳棒 ）
电解质,NH4Cl,ZnCl2,淀粉电极反应：
负极,Zn - 2e- = Zn2+
正极,MnO2 + 2 NH4+ +2e- → Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O
总反应,Zn + MnO2 + 2 NH4+ → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3↑ + H2
电池符号 Zn│ZnCl2,NH4Cl│MnO2,C
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（ 2） 锌汞电池负极,Zn（ 汞齐 ）
正极,HgO,碳粉电解质,饱和 ZnO,KOH糊状物电极反应 负极,Zn (汞齐 ) + 2OH-→ ZnO + H2O + 2e-
正极,HgO + H2O +2e- → Hg +2OH-
总反应,Zn (汞齐 ) + HgO → ZnO + Hg
电池符号：
Zn (汞齐 )│KOH (糊状,含饱和 ZnO)│HgO（ C）
电压,1.34v
碱性锌锰电池：
Zn│ZnCl2,KOH│MnO2,C 电压,1.5v
Zn + 2MnO2 + 2H2O + 2OH- → Zn(OH)2-4 + 2MnO(OH)
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2）蓄电池
(1)铅蓄电池第二炮兵工程学院铅蓄电池的放电过程,
负极,Pb+SO42-=== PbSO4+2e-
正极,PbO2+SO42-+4H++2e - ==PbSO4+ 2H2O
电池总反应：
Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ === 2PbSO4+2H2O
铅蓄电池的充电过程：
阴极,PbSO4 +2e- ＝ Pb+SO42-
阳极,PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e-
电池总反应：
2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+
第二炮兵工程学院放电充电
2 PbSO4 + 2H2OPbO2 + Pb + 2H2SO4
充电、放电反应可写为：
铅蓄电池的性能和用途：
铅酸性蓄电池的电动势 2.1V,可逆性好，稳定，放电电流大，价廉，笨重。常用作汽车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以用变电站的备用电源。
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(2) 碱性蓄电池（日常生活中使用的充电电池）
Cd— Ni电池 Cd│ KOH (20%) │NiO(OH)
电池反应,Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Cd
(OH)2
Fe— Ni电池 Fe│ KOH (30%)│NiO(OH)
电池反应,Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni (OH)2 + Fe (OH)2
（ 3）金属氢化物镍电池（ MH—— Ni电池 ）
负极：储氢合金（金属氢化物），如,LaNi2.5Co2.5
正极,Ni
电解质,KOH
电池符号,MH │ KOH │ NiO(OH)
电池反应,NiO(OH)+MH === Ni(OH)2+M
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3）新型燃料电池和高能电池
(1) 燃料电池还原剂 （ 燃料 ）,H2 联氨 （ NH2-NH2） CH3OH CH4
——负极氧化剂,O2 空气 ——正极电极材料,多孔碳,多孔镍,Pt Pd Ag等贵金属 （ 催化剂 ）
电解质,碱性,酸性,固体电解质,高分子等第二炮兵工程学院负极 （ 燃料极 ） ——多孔碳或多孔镍 （ 吸附 H2）
正极 （ 空气极 ） ——多孔性银或碳电极 （ 吸附 O2）
电解液 ——30%KOH溶液,置于正负极之间 。
电池符号,（ C） Ni│H2│KOH (30%) │O2│Ag (C)
电池反应,负极 2H2 + 4OH- = 4H2O + 4e- （ 氧化 ）
正极 O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- （ 还原 ）
总反应 2H2 + O2 = 2H2O
电动势,1.229v
碱性氢 —氧燃料电池第二炮兵工程学院碱性氢 —氧燃料电池结构第二炮兵工程学院(2) 高能电池
——具有高,比能量,和高,比功率,的电池比能量、比功率 ——按电池的单位质量或单位体积计算的电池所能提供的电能和功率。
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A,锂电池
Li— MnO2非水电解质电池,
负极 —— 片状金属 Li 正极 —— MnO2
电解质 —— LiClO4 + 混合有机溶剂 （ 碳酸丙烯脂 +二甲氧基乙烷 ）
隔膜 —— 聚丙烯电池符号,Li│LiClO4│MnO2│C
电池反应,负极 Li = Li+ + e-
正极 MnO2 + Li+ + e- = LiMnO2
总反应 Li + MnO2 = LiMnO2
电池的电动势,2.69v
Eθ(Li+/Li) = -3.04v
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b.镍氢电池（高压镍氢电池）
正极,Ni电极 NiO（ OH） + H2O + e- ==
Ni(OH)2+OH-
负极：氢电极 1/2H2 + OH- == H2O + e-
总反应,1/2H2 + NiO(OH) == Ni(OH)2
电解质,KOH 电池内氢气的压力,0.3~4MPa
第二炮兵工程学院能源消费水平的高低，是衡量一个国家在一定时期内经济技术发展水平的重要标志。
五、能源的开发利用第二炮兵工程学院能 源 概 述能源是指能够转换成热能,光能,电磁能,机械能,化学能等各种能量形式的资源 。
能源的形式有多种,如燃料,核能,太阳能,水力,地热,风能,潮汐能等等 。
能源的分类很多,
一次能源：二次能源 。
常规能源：新能源 。
第二炮兵工程学院风 能风 能第二炮兵工程学院新疆羊八井地热第二炮兵工程学院常 规 能 源煤炭
1,煤的发热量：单位质量的煤完全燃烧所能使放出的最大热量 。
衡量燃料作为能源的一个指标 。
通常煤完全燃烧所能放出的发热量为 30kJ·g-1
缺点,
a.固体燃料，燃烧速率慢，利用效率低，运输不变。
b.燃烧时产生有毒气体 (SO2,SO3,CO),污染大气。
第二炮兵工程学院褐煤是质地最差、发热量最低的一类煤，但它可以提炼成焦炭、煤焦油和焦炉气却是极好的化工原料。塑料和染料就是的褐煤“作品”。
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2,煤的气化,
C(s) + H2O (g) = CO (g) + H2 (g) ；
ΔHθm ( 298.15K ) = 131.3kJ.mol-1
C (s) + O2 (g) = CO2 (g)
ΔHθm (298.15K) = - 393.5kJ.mol-1
CO (g) + H2 (g) = CH4 (g) + H2O (l)
ΔHθm (298.15K) = - 250.2kJ.mol-1
人工合成天然气第二炮兵工程学院
(1) 直接液化法：将煤在高温，高压和催化剂存在下加氢液化的方法。
(2) 间接液化法：先将煤气化，然后再合成液体燃料的方法。
在 101.325Pa,200oC,催化剂存在下：
6CO + 13H2 = C6H14 + 6H2O
8CO + 17H2 = C8H18 + 8H2O
8CO + 4H2 = C4H8 + 4CO2
3.煤的液化：通过化学反应改变煤炭中的碳氢比例，
使煤变成较轻的液态碳氢化合物。
第二炮兵工程学院石油和天然气
1.石油：多种碳氢化合物的混合物 。 既是优良的燃料也是重要的化工原料 。
十六烷 辛烷 辛烯原油 脱水脱盐 分馏 精制汽油中最有代表性的是辛烷 C8H18
催化裂解：
C16H34 C8H18 + C8H16
第二炮兵工程学院分流塔示意图第二炮兵工程学院石油钻井平台第二炮兵工程学院
2.天然气：一种低分子量烃类混合物 。
优制的气体燃料也是重要的化工原料。
主要成分是 甲烷。
CH4 (g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O (l)
ΔHθm (298.15K) = - 890 kJ.mol-1
第二炮兵工程学院新 能 源核 能核能是原子核结构发生变化时放出的能量,
核能是一种优质能源,能量密度大,便于存储和运输 。 核能分为 核裂变能与核聚变能 。
△ E = △ m · c2
△ E,表示系统能量改变量； △ m,表示系统质量改变量；
c,表示光速 ( 3?108 m ·s-1 )。
爱因斯坦公式第二炮兵工程学院天然放射性辐射第二炮兵工程学院
1,核裂变能 ______ 在中子 (10n)轰击下使较重的原子核分裂成较轻的原子核的反应所放出的能量。核裂变反应是目前所有运转的核电站的基础。
n2SrXeUnU 109538139 54236 9210235 92
裂变产物非常复杂，已知至少有 35种元素（从
30Zn 到 64Gd ） 。
1g U-235 放出的能量为 8?107 kJ
核裂变产物大多具有放射性。
第二炮兵工程学院中子诱发裂变形成链式反应第二炮兵工程学院核电站工作原理示意图第二炮兵工程学院原子弹构造示意图第二炮兵工程学院
2,核聚变能 ______ 轻原子核在异常高的温度下
（约 108?C） 聚合成较重原子核时，放出的巨大能量。
核聚变能比核裂变能威力大的多,它是一种最理想的清洁能源，是开发核能的主攻方向。
nHeHH 10423121
核聚变产物不是放射性的。
第二炮兵工程学院太 阳 能太阳能的利用：
1,光 __热转换,通过聚光器或集热器将太阳辐射能直接转换成热能 。
2,光 __电转换,利用太阳能光电池的半导体效应将太阳辐射能直接转换为直流电 。
3,光 __化学转换,利用太阳光能将 CO2和 H2O转换成碳水化合物和 O2。
核聚变能
e2HeH4 014211
第二炮兵工程学院卫星升空后太阳照射在卫星的太阳能电池上，
太阳能代替蓄电池成为永不枯竭的能源 。
第二炮兵工程学院哈勃太空望远镜第二炮兵工程学院氢 能氢能是指以氢作为燃料时释放出来的热能。
1,氢气的制取
(1)电解法,借助电能使水分解产生氢气 。
(2)光催化分解法,使用半导体为基础的催化体系,
利用太阳光直接分解水 。
(3)光合作用,借助某些特殊植物,利用光合作用将水转变为氢 。
第二炮兵工程学院
2,氢气的储存氢气的密度很低，运输和储存较为不易，目前最理想的储氢方法是利用金属氢化物。
LaNi5 + 3H2 LaNi5H6微热(200 - 300)KPa
3,氢气的利用氢气燃烧温度高，燃烧纯净，是一种优良的燃料，同时可利用氢氧燃料电池将氢能转化为电能使用。
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