化學教案－原電池
化學電源
1. 普通鋅錳電池——干電池
干電池是用鋅制筒形外殼作負極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質，還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的H2，防止產生極化現象。
電極反應為：
負極：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、陽離子在兩極的遷移速率。
電池的總反應式為：
2Zn+4NH4Cl+4MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+2Mn2O3+2H2O
干電池的電動勢通常約為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，電極反應為：
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，電極反應為：
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為：
3. 銀鋅電池——鈕扣式電池
它是用不銹鋼制成的一個由正極殼和負極蓋組成的小圓盒，形似紐扣，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，電解質溶液為KOH濃溶液。電極反應為：
負極：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O
正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
電池的總反應式為：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO
電池的電動勢為1.59V，使用壽命較長。
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。電池的總反應式為：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO4+2S
這種電池容量大，電壓穩定，能在-56.7~71.1℃溫度范圍內正常工作。
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，主要用于航天領域。它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。電解質溶液為40%的KOH溶液。電極反應為：
負極：2H2+4OH—-4e=4H2O
正極：O2+2H2O+4e-=4OH-
電池的總反應式為：2H2+O2=2H2O
6. 海水電池
1991年，我國首創以鋁—空氣—海水為能源的新型電池，用作航海標志燈。該電池以取之不盡的海水為電解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產生電流。電極反應式為：
負極：4Al-12e-=4Al3+
正極：3O2+6H2O+12e-=12OH-
電池的總反應式為：
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。電極反應為：
負極：CH4+10OH—-8e-=CO32-+7H2O
正極：2O2+4H2O+8e-=8OH-
電池的總反應式為：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，由于陽極不斷溶解，由鍍液中陽離子保持較高的濃度，故在此條件下Zn2+先于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（電極插入其中并與電極自發反應）
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、強堿、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. 放氫生堿型：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：
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