El principio de funcionamiento de la batería primaria
Principio
Cuando la placa de zinc y la placa de cobre se colocan paralelas al contenedor
En el
vaso de precipitados
de ácido sulfúrico diluido
conéctalo con el cable conectado al
galvanómetro
En los dos polos se pueden observar tres fenómenos importantes: las escamas de zinc se disuelven y
se escapa gas
hojuelas de cobre
Afuera,
hay corriente fluyendo a través del cable
.
Además, en el proceso de aceleración del óxido en la solución salina
también se produce una reacción galvánica.
A través de estos fenómenos Al analizar la esencia de la reacción entre los dos polos, podemos comprender el principio de cómo la batería primaria convierte
energía química
en
energía eléctrica
. El zinc es un
metal
activo y pierde fácilmente
electrones
en
iones de zinc
. Zinc
Electrodo
La fórmula de reacción del electrodo que se produce es:
Lámina de Zinc
Zn-2e-=Zn2
(Reacción de oxidación)
Los iones de zinc entran en la solución, provocando demasiada carga positiva en la solución, al mismo tiempo, el zinc pierde
electrones
iones de hidrógeno
originales en la solución se reducen a
átomos de hidrógeno.
en el electrodo de cobre, de modo que el exceso de cargas positivas en la solución se neutralicen y los átomos de hidrógeno se combinen en moléculas de hidrógeno.
La fórmula de reacción del electrodo que ocurre en el electrodo de cobre es:
Hoja de cobre
2H +2e-=H2 ↑
(reacción de reducción)
Porque la
reacción de oxidación-reducción
que se produce continuamente en los dos electrodos de zinc y cobre convierte la energía química en energía eléctrica. La lámina de zinc es un polo que desprende electrones
y es el polo negativo de la batería
La lámina de cobre es un polo hacia el que fluyen los electrones. El polo es el polo positivo de la batería
. La dirección de la corriente es opuesta a la dirección del flujo de electrones, desde el cobre positivo al zinc negativo.
En la batería primaria
en la solución electrolítica
, los
aniones
fluyen hacia el electrodo negativo. y los cationes fluyen hacia el electrodo positivo;
Pila de combustible de metano alcalino
Ánodo: CH4 10OH
-
-
8e-===CO32-
7H2O
Positivo electrodo: 2O2 8e- 4H2O== =8OH-
La ecuación iónica es: CH4 2O2 2OH-===CO32- 3H2O
La ecuación de reacción total es: CH4 2O2 2KOH= ==K2CO3 3H2O
El electrodo negativo de la pila de combustible debe ser
combustible
, debido a que la solución del electrolito es una solución de KOH, entonces lo que se genera es CO3^2-no CO2
Electrodo negativo: CH3CH2OH
-
12e-
16OH-
==
2CO3 ^2-
11H2O
Positivo: O2
2H2O
4e-
==
4OH-
Ecuación total: CH3CH2OH
3O2
4OH-
==
2CO3^2-
5H2O
Del
estado combinado del plomo en la ecuación de reacción
PbO2 y PbSO4, se puede saber que en un ambiente diluido de H2SO4, el plomo +4-valente y +2-valente tiene una fuerte capacidad de unión con O2- y SO42- respectivamente.
(1) Durante la descarga: (electrodo negativo) el Pb pierde 2 electrones y se convierte en plomo +2-valente, y luego se combina inmediatamente con SO42- alrededor del electrodo para formar PbSO4 y se adhiere al electrodo. la fórmula es Pb-2e-
SO42－==
PbSO4
(electrodo positivo): el plomo +4-valente en PbO2
;obtiene 2 electrones. Después de formar plomo con una valencia de +2, se combina inmediatamente con SO42- alrededor del electrodo para formar PbSO4, que se une al electrodo. El O2- liberado se combina con el plomo en la solución para formar. H2O La fórmula del electrodo es PbO2
2e- 4
H+ SO42－==
PbSO4
2H2O; La fórmula de reacción durante la descarga es Pb PbO2 2H2SO4==
2PbSO4
2H2O.
(2) Al cargar: Se obtiene el plomo +2-valente del PbSO4 en el electrodo (cátodo)
Los 2 electrones enviados por la fuente de alimentación
conviértete en Pb Luego se libera SO42-, y la fórmula del electrodo es PbSO4
2
e-==Pb
SO42-; El electrodo (ánodo) tiene una valencia +2. La fuente de alimentación priva al plomo de 2 electrones y se convierte en plomo de valencia +4. El plomo de valencia +4 quita a la fuerza el O2- en H2O, convirtiéndose en PbO2. Al mismo tiempo, libera H+ en H2O. La fórmula del electrodo es PbSO4
2e- 2H2O==PbO2 4H+ por lo tanto, la fórmula de reacción total durante la carga es 2PbSO4 2H2O==PbO2 Pb 2H2SO4.