化學原電池教案

化學電源

1. 普通鋅錳電池——乾電池

乾電池是用鋅制筒形外殼作負極，位於中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充ZnCl2、NH4Cl和澱粉糊作電解質，還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的H2，防止產生極化現象。

電極反應爲：

負極：Zn-2e-=Zn2+

正極：2NH4++2e-=2NH3+H2

H2+2MnO2=Mn2O3+H2O

4NH3+Zn2+=2+

澱粉糊的作用是提高陰、陽離子在兩極的遷移速率。

電池的總反應式爲：

2Zn+4NH4Cl+4MnO2=Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O

乾電池的電動勢通常約爲1.5V，不能充電再生。

2. 鉛蓄電池

鉛蓄電池可以放電亦可充電，它是用硬橡膠或透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負極板是海綿狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中；且兩極間用微孔橡膠或微孔塑料隔開。

放電時起原電池的作用，電極反應爲：

當放電進行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達1.18g 時應停止使用，需充電，充電時起電解池的作用，電極反應爲：

陽極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

當溶液的密度增加至1.28 時，應停止充電。

蓄電池充電和放電的總化學方程式爲：

3. 銀鋅電池——鈕釦式電池

它是用不鏽鋼製成的一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，形似鈕釦，盒內正極殼一端填充由Ag2O和石墨組成的正極活性材料，負極蓋一端填充鋅汞合金組成的負極活性材料，電解質溶液爲KOH濃溶液。電極反應爲：

負極：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

電池的總反應式爲：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO

電池的電動勢爲1.59V，使用壽命較長。

4. 微型鋰電池

常用於心臟起搏器的一種微型電池叫鋰電池，它是用金屬鋰作負極，石墨作正極，電解質溶液由四氯化鋁鋰（LiAlCl4）溶解在亞硫酸氯（SOCl2）中組成。電池的總反應式爲：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO4+2S

這種電池容量大，電壓穩定，能在-56.7~71.1℃溫度範圍內正常工作。

5. 氫氧燃料電池

氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池，主要用於航天領域。它的電極材料一般

爲活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。電解質溶液爲40%的KOH溶液。電極反應爲：

負極：2H2+4OH—-4e=4H2O

正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

電池的總反應式爲：2H2+O2=2H2O

6. 海水電池

1991年，我國首創以鋁—空氣—海水爲能源的新型電池，用作航海標誌燈。該電池以取之不盡的海水爲電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。電極反應式爲：

負極：4Al-12e-=4Al3+

正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-

電池的總反應式爲：

這種海水電池的能量比“乾電池”高20~50倍。

7. 新型燃料電池

該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應爲：

負極：CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O

正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-

電池的總反應式爲：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

電解時電極產物的判斷

1. 陽極產物判斷

首先看電極，如果是活動性電極（金屬活動順序表Ag以前），則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極（Pt、Au、石墨），則要再看溶液中的離子的失電子能力。此時根據陰離子放電順序判斷。

陰離子放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

2. 陰極產物判斷

直接根據陽離子得電子能力進行判斷，陽離子放電順序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na2+>Ca2+>K+

3. 電鍍條件，由於陽極不斷溶解，由鍍液中陽離子保持較高的濃度，故在此條件下Zn2+先於H+放電。

原電池、電解池、電鍍池之比較

原電池

電解池

電鍍池

定義

將化學能轉變成電能的裝置

將電能轉變成化學能的裝置

應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置

裝置舉例

形成條件

① 活動性不同的兩電極（連接）

② 電解質溶液（電極插入其中並與電極自發反應）

③ 形成閉合電路

①兩電極接直流電源

②兩電極插入電解質溶液

③形成閉合電路

①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極

②電鍍液必須含有鍍層金屬的離子（電鍍過程濃度不變）

電極名稱

負極：氧化反應，金屬失電子

正極：還原反應，溶液中的陽離子得電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）

陽極：氧化反應，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子

陰極：還原反應，溶液中的陽離子得電子

陽極：金屬電極失電子（溶液）

陰極：電鍍液中鍍層金屬陽離子得電子（在電鍍控制的條件下，水電離產生的.H+及OH-一般不放電）

電子流向

負極 正極

電源負極 陰極

電源正極 陽極

同電解池

⑴同一原電池的正、負極的電極反應得、失電子數相等。⑵同一電解池的陽極、陰極電極反應中得、失電子數相等。⑶串聯電路中的各個電極反應得、失電子數相等。上述三種情況下，在寫電極反應式時得、失電子數要相等；在計算電解產物的量時，應按得、失電子數相等計算。

用惰性電極電解電解質溶液時的規律

1. 電解水型：含氧酸、強鹼、活潑金屬的含氧酸鹽（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的電解。

陰極：

陽極：

總反應：

2. 分解電解質型：無氧酸（除HF外）、不活潑的無氧酸鹽（氟化物除外）（如HCl、CuCl2等）溶液的電解。

陰極：

陽極：

總反應：

3. 放氫生鹼型：活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外）（如NaCl、MgBr2）溶液的電解。

陰極：

陽極：

總反應：

4. 放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽（如CuSO4、AgNO3等）溶液的電解。

陰極：

陽極：

總反應：