原電池化學(xué)教案

原電池化學(xué)教案

　　化學(xué)電源

　　1. 普通鋅錳電池——干電池

　　干電池是用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周?chē)�填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質(zhì)，還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。

　　電極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+

　　正極：2NH4++2e-=2NH3+H2

　　H2+2MnO2=Mn2O3+H2O

　　4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+

　　淀粉糊的作用是提高陰、陽(yáng)離子在兩極的遷移速率。

　　電池的總反應(yīng)式為：

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

　　干電池的電動(dòng)勢(shì)通常約為1.5V，不能充電再生。

　　2. 鉛蓄電池

　　放電時(shí)起原電池的作用，電極反應(yīng)為：

　　當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達(dá)1.18g 時(shí)應(yīng)停止使用，需充電，充電時(shí)起電解池的作用，電極反應(yīng)為：

　　陽(yáng)極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-

　　陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

　　蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：

　　3. 銀鋅電池——鈕扣式電池

　　它是用不銹鋼制成的一個(gè)由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒，形似紐扣，盒內(nèi)正極殼一端填充由Ag2O和石墨組成的正極活性材料，負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金組成的負(fù)極活性材料，電解質(zhì)溶液為KOH濃溶液。電極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O

　　正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO

　　電池的電動(dòng)勢(shì)為1.59V，使用壽命較長(zhǎng)。

　　4. 微型鋰電池

　　常用于心臟起搏器的一種微型電池叫鋰電池，它是用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)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(yīng)式為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO4+2S

　　這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在-56.7~71.1℃溫度范圍內(nèi)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，主要用于航天領(lǐng)域。它的電極材料一般為活性電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。電解質(zhì)溶液為40%的KOH溶液。電極反應(yīng)為：

　　負(fù)極：2H2+4OH—-4e=4H2O

　　正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O

　　6. 海水電池

　　1991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁—空氣—海水為能源的'新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。電極反應(yīng)式為：

　　負(fù)極：4Al-12e-=4Al3+

　　正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：

　　這種海水電池的能量比“干電池”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(yīng)為：

　　負(fù)極：CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O

　　正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-

　　電池的總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

　　電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷

　　1. 陽(yáng)極產(chǎn)物判斷

　　首先看電極，如果是活動(dòng)性電極（金屬活動(dòng)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(shí)根據(jù)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(chǎn)物判斷

　　直接根據(jù)陽(yáng)離子得電子能力進(jìn)行判斷，陽(yáng)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，由于陽(yáng)極不斷溶解，由鍍液中陽(yáng)離子保持較高的濃度，故在此條件下Zn2+先于H+放電。

　　原電池、電解池、電鍍池之比較

　　① 活動(dòng)性不同的兩電極（連接）

　　② 電解質(zhì)溶液（電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)）

　　③ 形成閉合電路

　　用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí)的規(guī)律

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

　　陰極：

　　陽(yáng)極：

　　總反應(yīng)：

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

　　陰極：

　　陽(yáng)極：

　　總反應(yīng)：

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

　　陰極：

　　陽(yáng)極：

　　總反應(yīng)：

　　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(yáng)極：

　　總反應(yīng)：