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化学教案-原电池-教学教案

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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:

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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++SO42-

阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-

 

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-

 

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