化学 －原电池 -化学教案

化学电源

1.       普通锌锰电池——干电池

干电池是用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl₂、NH₄Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO₂黑色粉末，吸收正极放出的H₂，防止产生极化现象。

电极反应为：

负极：Zn-2e^-=Zn²⁺

正极：2NH₄⁺+2e^-=2NH₃+H₂

H₂+2MnO₂=Mn₂O₃+H₂O

4NH₃+Zn²⁺⁼[Zn(NH₃)₄]²⁺

淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的迁移速率。

电池的总反应式为：

2Zn+4NH₄Cl+4MnO₂=[Zn(NH₃)₄]Cl₂+ZnCl₂+2Mn₂O₃+2H₂O

干电池的电动势通常约为1.5V，不能充电再生。

2.       铅蓄电池

   铅蓄电池可以放电亦可充电，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO₂，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中；且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。

放电时起原电池的作用，电极反应为：

当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达1.18g    时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用，电极反应为：

阳极：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-

阴极：PbSO₄+2e^-=Pb+SO₄^2-

当溶液的密度增加至1.28     时，应停止充电。

蓄电池充电和放电的总化学方程式为：

3.       银锌电池——钮扣式电池

它是用不锈钢制成的一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，形似纽扣，盒内正极壳一端填充由Ag₂O和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。电极反应为：

负极：Zn+2OH^—-2e^-=ZnO+H₂O

正极：Ag₂O+H₂O+2e^-=2Ag+2OH^-

电池的总反应式为：Ag₂O+Zn=2Ag+ZnO

电池的电动势为1.59V，使用寿命较长。

4.       微型锂电池

常用于心脏起搏器的一种微型电池叫锂电池，它是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl₄）溶解在亚硫酸氯（SOCl₂）中组成。电池的总反应式为：8Li+3SOCl₂=6LiCl+Li₂SO₄+2S

这种电池容量大，电压稳定，能在-56.7~71.1℃温度范围内正常工作。

5.       氢氧燃料电池

氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应为：

负极：2H₂+4OH^—-4e=4H₂O

正极：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

电池的总反应式为：2H₂+O₂=2H₂O

6.       海水电池

1991年，我国首创以铝—空气—海水为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为：

负极：4Al-12e^-=4Al³⁺

正极：3O₂+6H₂O+12e^-=12OH^-