应用电化学思考题20121123

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1、《应用电化学》思考题第三章化学电源1.什么是化学电源？试述其结构和类型。（1）化学电源：又称电池，是将氧化-还原反应的化学能直接转变为电能的装置.（2）化学电源的结构:电极材料（正、负极）、隔膜、电解液、外壳等化学电源的类型:①一次电池（原电池）②二次电池（蓄电池或可充电电池）③贮备电池④燃料电池2.试述有关化学电源主要性能的概念，如电动势、开路电压、工作电压、截止电压电池容量、连续放电、间歇放电、电池的寿命、自放电、过充电等.。电动势E：又称理论电压，是指没有电流流过外电路时电池正负两极之间的电极电势差。开路电压OCV：是在无负荷情况下的电池电压，一般OCV≤E，只有可逆电池的OC

2、V＝E。工作电压V：是指电池有电流流过时的端电压。额定电压：指电池工作时公认的标准电压。中点电压：指电池放电期间的平均电压。截止电压：指电池放电终止时的电压值。电池容量C：指在一定放电条件下，电池放电到终止电压时所能放出的电量，单位为库仑（C）或安时（A·h）C=mzF/M间歇放电电压时间连续放电由图可知，间歇放电时电池的容量要较连续放电时的大。电池的寿命包含三种涵义：使用寿命是指在一定条件下，电池工作到不能使用的工作时间。循环寿命是指在二次电池报废之前，在一定条件放电条件下，电池经历充放电循环的次数，对于一次电池、燃烧电池则不存在循环寿命。贮存寿命是指电池性能或电池容量降低到额定指

3、标以下时的贮存时间。自放电是指由于电池种一些自发过程的进行而引起的电池容量的损失。充电时间太长，电池可能被过充电。3.什么是一次电池？一次的原因是什么？有何优点？（1）一次电池（原电池）为电池放电后不能用充电的方法使它复原的一类电池。（2）原因是由于电池反应或电极反应的不可逆性或条件限制使电池反应很难可逆地进行所决定的。（3）主要优点是：方便、简单、容易使用，维修工作量极少。其他优点有：贮存寿命长，适当的比能量和比功率，可靠，成本低。4.写出氯化铵型锌锰一次电池表达式及电极反应和成流反应氯化铵型锌锰电池：电池表达式：(-)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C(+)负极反应：Zn

4、－2e→Zn2+正极反应：2MnO2+2H2O+2e→2MnOOH+2OH–电池反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl→2MnOOH+Zn(NH3)2Cl25.写出验证锌锰一次电池表达式及电极电池反应，并说明其主要结构和特征。电池表达式为：(一)Zn│浓KOH│MnO2，C（+）负极反应：Zn+2OH-—2e→Zn(OH)2Zn(OH)2+2OH-→[Zn(OH)4]2-正极反应：MnO2+H2O+e→MnOOH+OH-MnOOH+H2O+e→Mn(OH)2+OH–电池反应：Zn+MnO2+2H2O+2OH-→Mn(OH)2+Zn(OH)42-电池采用浓KOH作电解液（PH≈5），采用

5、Zn和石墨分别作为负极和正极的集电器。该电池的特点是自放电小、内阻小、放电电压比盐类电解液的要高且稳定，同时由于电解MnO2(EMD)的使用，电池具有较高的容量6.试述锂一次电池的通性，写出Li/SO2电池的电极和电池反应(1)性质：(A).理论容量：较高，约为锌的4.7倍(B).电压输出功率：锂的电负性最低，电极电势负值最高，因此锂的电压高达4v以上，输出能量超出200w·h·kg-1(2)Li/SO2电池：电池表达式为：(-)Li│LiBr，乙腈│SO2，C(+)电极：正极为多孔的C和SO2，SO2以液态形式加到电解质溶液内，Li为负极电池反应：2Li+2SO2→Li2S2O47

6、.试述二次电池的一般性质（一）评价二次电池性能的主要指标除电流、电压、电池容量、比性能、比功率等以外，还有容量效率，伏特效率、能量效率和充放电行为等。1.容量效率：蓄电池放电输出的电量和充电至原始状态时所需电量的比。2.伏特效率：蓄电池放电和充电过程的工作电压之比。3.能量效率：指容量效率和伏特效率的乘积，它是评价电池能量瞬时和极化行为的综合指标。4.充放电行为：是评价二次电池优劣的重要指标（二）电池放电的方式1.恒电流放电：在放电过程中改变负载电阻，维持电流不变。2.恒电阻放电：放电过程中负载电阻阻值不变。（三）电池充电的方式1.恒电流充电2.变电流充电：在充电开始阶段以较大电流充

7、电，后阶段用较小电流充电。3.定电位充电：在充电过程中，调节充电电流，维持充电电压恒定在某一值的充电方式。8.试述铅酸蓄电池的表达式、电极反应、电池结构、影响循环寿命的原因、密封机理和工艺。（1）池表达式为：(一)Pb│H2SO4│PbO2(+)（2）电极反应：负极反应：Pb+HSO4-←→PbSO4+H++2e正极反应：PbO2+HSO4-+3H++2e←→PbSO4+2H2O电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4←→2PbSO4+2H2O（3）结构组成