伏打電池與生活常見電池

1. 嘉義縣立溪口國民中學辦理97年度資訊教育細部計畫嘉義縣立溪口國民中學辦理97年度資訊教育細部計畫 中級資訊種子學校資訊科技融入 自然 領域教學活動講議 伏打電池與生活常見電池 範圍:國中自然與生活科技翰林版第六冊 第一章第四節 編授者:洪崇傑

2. 伏打先生最初的電池 (乾式電池)

3. 伏打先生的濕式電池

4. 鋅銅電池裝置圖

5. 鋅-銅電池的反應式 • 負極半反應：Zn→ Zn2+＋2e- • 正極半反應：Cu2+＋ 2e- →Cu • ----------------------------------------- • 將兩式相加可得： • Zn＋ Cu2+＋ 2e- → Zn2+＋2e- ＋ Cu • 化簡後可得： • Zn＋ Cu2+→ Zn2+＋Cu • 此為鋅銅電池的全反應式

6. 鋅銅電池放電的結果 • 由全反應式： Zn＋ Cu2+→ Zn2+＋Cu 可得知 • 1)負極重量：由於鋅片反應掉，故重量減少 • 正極重量：由於反應式產生銅片，故重量增加 • 2)負極溶液顏色：因為鋅離子本身沒有顏色，所 • 以溶液的顏色不會改變 • 正極溶液顏色：因為銅離子(藍色)為反應物參 • 加反應，所以銅離子會被消 • 耗， 故藍色變淡 • 3)兩極總重：消耗1mole的鋅(約65克)會生成 • 1mole銅(約64克) ，故兩極總重 • 會變輕

7. 鹽橋的功用 • (1)溝通電流(有鹽橋，有電流；沒鹽橋，沒電流) • (2)維持溶液電中性 • (3)若鹽橋中為硝酸鉀溶液(KNO3)，則 • 鉀離子(K+)往硫酸銅溶液移動 • 硝酸根離子(NO3-)往硫酸鋅溶液移動

8. 問題與討論 • 1)當反應一段時間後，安培計的讀數為何？ • 2)我們可以將鋅銅電池中的鋅片與銅片換成其他 • 的金屬片嗎？若換其他的金屬片，則安培計的 • 讀數會跟鋅銅電池一樣嗎？ • 3)鹽橋中的鹽類須用強電解質或弱電解質？ • 為什麼？

9. 生活中常見的電池 • 一次電池 • 1)乾電池(碳鋅電池) • 正極：碳棒 • 負極：鋅殼 • 電解液：氯化銨(NH4Cl) • 二氧化錳(MnO2) • 澱粉 • #乾電池電壓為1.5V • 缺點：電壓會隨使用時間下降

10. 2)鹼性電池(鹼錳電池) • 與乾電池構造相同 • 唯電解液使用氫氧化鉀(KOH) • 優點：電壓穩定，改善了乾電池的缺點 • 故價格較乾電池高 • 二次電池 • 1)鋰電池：正極為鋰鈷，負極為碳， 3.7V • 2)鎳鎘電池：正極為鎘，負極為氫氧化鎳， • 1.2V • 3)鎳氫電池：由鎳鎘電池改良而來，較環保 • 4)水銀電池：長時間儲存電壓不變(1.35V) ， • 但水銀易汙染環境

11. 5)鉛(蓄)電池：每個為2伏特，通常六個串聯為 • 一組，電壓為12伏特 • 正極：二氧化鉛(PbO2) • 負極：鉛(Pb) • 電解液：硫酸(H2SO4) • 放電反應式： • PbO2＋Pb＋H2SO4 →2PbSO4＋H2O • 正極 負極 • 放電結果： • (一)正極重量增加(二)硫酸濃度(密度)變小 • 負極重量增加

12. 電池未來的發展 • 為了地球的永續經營，目前人類以開發綠色能源為目標，正積極研究兩種新的電池，把對我們的環境影響降到最低，這兩種分別為太陽能電池與燃料電池，但目前發展技術尚未突破，無法進行有效率的量產，太陽能電池轉換效率太低，而燃料電池電極與電壓問題尚未找到合適辦法，但這兩種電池勢必會成未來的主流，希望大家都能有環保的概念，留一個無汙染的地球給我們的下一代