化学电源教案_原电池化学教案

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

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++SO42-

阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

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-

电池的总反应式为：

这种海水电池的能量比“干电池”高20~50倍。

7. 新型燃料电池

该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为：

负极：CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O

正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-

电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

电解时电极产物的判断

1. 阳极产物判断

首先看电极，如果是活动性电极（金属活动顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序判断。

阴离子放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

2. 阴极产物判断

直接根据阳离子得电子能力进行判断，阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na2+>Ca2+>K+

3. 电镀条件，由于阳极不断溶解，由镀液中阳离子保持较高的浓度，故在此条件下Zn2+先于H+放电。

原电池、电解池、电镀池之比较

① 活动性不同的两电极（连接）

② 电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）

③ 形成闭合电路

用惰性电极电解电解质溶液时的规律

1. 电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解。

阴极：

阳极：

总反应：

2. 分解电解质型：无氧酸（除HF外）、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外）（如HCl、CuCl2等）溶液的电解。

阴极：

阳极：

总反应：

3. 放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（如NaCl、MgBr2）溶液的电解。

阴极：

阳极：

总反应：

4. 放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3等）溶液的电解。

阴极：

阳极：

总反应：