第一節 鋅碳電池
鋅碳電池的內部結構

鋅碳電池是一種常用的圓柱形電池,已經被廣泛應用於普通的照明設備中。根據所學內容,結合右側的互動完成下面的題目。

  1. 鋅碳電池的正電極是被氧化錳(IV) 和碳粉混合物包裹的
    • 鋅棒
    • 碳棒
    • 氧化鋅晶體
  2. 鋅碳電池的負電極是電池的外殼,其主要材料是
    • 氧化鋅
  3. 鋅碳電池中,充當電解質溶液的物質是
    • 糊狀氯化銨
    • 氯化銨飽和溶液
    • 碳粉

鋅碳電池的內部結構以及工作原理
鋅碳電池涉及的化學反應

鋅碳電池是一種原電池,只可使用一次而不能再充電,這是由其工作原理決定的。請根據互動中的內容完成下面的題目。

  1. 負電極上發生的是 
    • 氧化反應
    • 還原反應
    ,其離子半反應式可寫作:
    • \(\text{Zn}\left( \text{s} \right)\ \to \ \text{Z}{{\text{n}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
    • \(\text{2N}{{\text{H}}_{\text{4}}}^{\text{+}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\)
  2. 正電極上發生的是 
    • 氧化反應
    • 還原反應
    ,其離子半反應式可寫作:
    • \(\text{Zn}\left( \text{s} \right)\ \to \ \text{Z}{{\text{n}}^{\text{2+}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\)
    • \(\text{2N}{{\text{H}}_{\text{4}}}^{\text{+}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ \text{2}{{\text{e}}^{-}}\ \to \ \text{2N}{{\text{H}}_{\text{3}}}\left( \text{aq} \right)\ \text{+}\ {{\text{H}}_{\text{2}}}\left( \text{g} \right)\)
  3. 氧化錳(IV) 的作用是 
    • 吸收氫
    • 吸收氨
    • 結合鋅離子
  4. 電池使用後,內部黑色固體的主要成份包括: 

    \(\text{M}{{\text{n}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\left( \text{s} \right)\)

    \(\text{Mn}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{s} \right)\)

    \(\text{ZnC}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{s} \right)\)

    \(\text{N}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{Cl}\left( \text{s} \right)\)

    \(\text{Zn}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}_{\text{2}}}\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{s} \right)\)

  5. 電池內的總反應式:

    \(\text{Zn}\left( \text{s} \right)\ \text{+}\ \) \(\text{Mn}{{\text{O}}_{\text{2}}}\left( \text{s} \right)\ \text{+}\ \) \(\text{N}{{\text{H}}_{\text{4}}}\text{Cl}\left( \text{aq} \right)\ \)   \( \to \ \) \(\text{Zn}{{\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{3}}} \right)}_{\text{2}}}\text{C}{{\text{l}}_{\text{2}}}\left( \text{s} \right)\ \text{+}\ \) \(\text{M}{{\text{n}}_{\text{2}}}{{\text{O}}_{\text{3}}}\left( \text{s} \right)\ \text{+}\ \) \({{\text{H}}_{\text{2}}}\text{O}\left( \text{l} \right)\) 

注意:

氧化錳(IV) 的作用是吸收反應過程中釋放的氫,避免導電性差的氫在正電極附近積累,阻礙反應的持續進行。

鋅碳電池的缺點

鋅碳電池的製作流程簡單,使用的材料也較易獲得,是常用的廉價原電池。但這種電池具有一定的缺陷。請根據你所學內容以及生活常識選出其中的重要缺陷。

電池放電太快時會導致電壓下降

電池存放時間短

存在化學品洩漏的危險

電池在使用時容易產生爆炸

不能提供穩定電流

注意:

  1. 電池放電太快時,氫不能及時去除,會導致電壓下降;
  2. 未使用時,鋅電極和銨離子會發生緩慢的化學反應;
  3. 電池的外殼是鋅,放電時會因為化學反應而變薄,存在化學品洩漏的危險;
  4. 在使用過程中,電池提供的電壓會逐漸下降。
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