原電池的工作原理111

【練習(xí)】1、

X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時(shí)，Y是電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?)A、X>Y>ZB、X>Z>YC、Y>X>ZD、Y>Z>XC2、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是（）A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；D化學(xué)電源空氣電池鋰電池1.銀鋅電池

一般用不銹鋼制成小圓盒形，圓盒由正極殼和負(fù)極殼組成，形似鈕扣（俗稱鈕扣電池）。盒內(nèi)正極殼一端填充由氧化銀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)式如下：

負(fù)極：Zn+2OH--2e-===Zn（OH）2

正極：Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-

電池的總反應(yīng)式為：Ag2O+Zn+H2O======2Ag+Zn（OH）2

電池的電壓一般為1.59V，使用壽命較長(zhǎng)。2.干電池---普通鋅錳電池

干電池用鋅制筒形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋上有銅帽的石墨棒作正極，在石墨棒的周圍由內(nèi)向外依次是A：二氧化錳粉末（黑色）------用于吸收在正極上生成的氫氣（以防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象）；B：用飽和了氯化銨和氯化鋅的淀粉糊作為電解質(zhì)溶液。電極反應(yīng)式為：

負(fù)極（鋅筒）：Zn+2OH--2e-===Zn（OH）2

正極（石墨）：

2H2O+2MnO2+2e-===2MnOOH

+2OH-

總反應(yīng)：

Zn+2H2O+2MnO2===Zn（OH）2+2MnOOH

干電池的電壓大約為1.5V，不能充電再生。

新型燃料電池

燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池3.氫氧燃料電池

這是一種高效、低污染的新型電池，主要用于航天領(lǐng)域。其電極材料一般為活化電極，具有很強(qiáng)的催化活性，如鉑電極、活性碳電極等。電解質(zhì)溶液一般為40%的KOH溶液。

電極反應(yīng)式如下：

負(fù)極：2H2+4OH--4e-===4H2O

正極：O2+2H2O+4e-===4OH-

總反應(yīng)式：2H2+O2===2H2O例1：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)可表示為，

則其正極反應(yīng)式為______________

_。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為

，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為____________

________。O2+4e-+4H+=2H2O

2H2-4e-+4OH-=4H2O

2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-例2：氫氣是燃料電池最簡(jiǎn)單的燃料，雖然使用方便，卻受到價(jià)格和來(lái)源的限制。常用的燃料往往是某些碳?xì)浠衔铮纾杭淄?、汽油等。?qǐng)寫出將圖中氫氣換成甲烷時(shí)所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式：

，此時(shí)電池內(nèi)總的反應(yīng)式：

。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O鉛蓄電池4.鉛蓄電池

鉛蓄電池可放電也可以充電，一般用硬橡膠或透明塑料制成長(zhǎng)方形外殼（防止酸液的泄漏）；設(shè)有多層電極板，其中正極板上有一層棕褐色的二氧化鉛，負(fù)極是海綿狀的金屬鉛，正負(fù)電極之間用微孔橡膠或微孔塑料板隔開（以防止電極之間發(fā)生短路）；兩極均浸入到硫酸溶液中。放電時(shí)為原電池，其電極反應(yīng)如下：

負(fù)極：Pb+SO42--2e-===PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-===PbSO4+2H2O

總反應(yīng)式為：Pb+PbO2+2H2SO4======2PbSO4+2H2O

當(dāng)放電進(jìn)行時(shí)，硫酸溶液的的濃度將不斷降低，當(dāng)溶液的密度降到1.18g/ml時(shí)應(yīng)停止使用進(jìn)行充電，充電時(shí)為電解池，

5.堿性蓄電池

這類電池一般壽命比鉛酸蓄電池長(zhǎng)很多，且拾攜帶很方便。

Ni-Cd電池：Cd+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Cd(OH)2

Ni-Fe電池：Fe+2NiO(OH)+2H2O======2Ni(OH)2+Fe(OH)2

（堿性可充電電池及簡(jiǎn)易充電座）

鋰電池鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長(zhǎng)。

使用鋰電源的手機(jī)與手提電腦

6.微型鋰電池

常用于心臟起搏器、手機(jī)的一種微型電池，一般用金屬鋰作負(fù)極，石墨作正極，電解質(zhì)溶液為溶有四氯化鋁鋰（LiAlCl4

）的亞硫酸氯（SOCl2

）。電池的總反應(yīng)式如下：

8Li+3SOCl2======6LiCl+Li2SO3+2S

這種電池的容量大，電壓穩(wěn)定，能在-56.70C---+71.10C的大范圍溫差內(nèi)正常工作日本產(chǎn)海水電池

以海水電池為能源的航海標(biāo)志燈7.海水電池

1991年，我國(guó)科學(xué)家首創(chuàng)以鋁---空氣---海水為材料組成的新型電池，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。其電極反應(yīng)式如下：

負(fù)極：4Al–12e-===4Al3+

正極：3O2+6H2O+12e-===12OH-

總反應(yīng)式為：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3

這種電池的能量比普通干電池高20---50倍！8.熔融鹽燃料電池

這是一種具有極高發(fā)電效率的大功率化學(xué)電池，在加拿大等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家己接近民用工業(yè)化水平。按其所用燃料或熔融鹽的不同，有多個(gè)不同的品種，如天然氣、CO、---熔融碳酸鹽型、熔融磷酸鹽型等等，一般要在一定的高溫下（確保鹽處于熔化狀態(tài)）才能工作。

下面以CO---Li2CO3

+Na2CO3---空氣與CO2型電池為例加以說明：

總反應(yīng)式為：2CO+O2===2CO2

該電池的工作溫度一般為6500C

負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32--4e-===4CO2

正極反應(yīng)式：O2+2CO2+4e-===2CO32-

例3.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物用電解質(zhì),CO為陽(yáng)極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在6500℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池反應(yīng)式:

負(fù)極反應(yīng)式：

正極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e=2