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 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
伏打先生最初的電池 (乾式電池)
伏打先生的濕式電池
鋅銅電池裝置圖
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
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
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
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？
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
二次電池 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 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
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
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