学生模拟制作干电池的注意事项？

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学生模拟制作干电池的注意事项：

在不同的电压情况下避免出现小间距的裸露电路——包括插头周围。

电池不应该有来自电解液的液体
，但是一但发生电解液渗漏触及裸露电路，高电势端

接子材料可能会溶解然后沉淀到低电势端接子 ，可能会造成短路
。保护板的设计必须含有覆盖保护层。

严禁直接焊接引线或设备到电池上 。

极片在焊接引线之前应该先点焊到电池上
，直接与电池热焊接，产生的热量会使电池

的隔离体及绝缘体受损
。

电子数显的温湿度计用什么电池？碳性电池还是碱性电池？

干电池没电的原因是电池内部电解质消耗殆尽导致电池内阻增大 ，虽然开路电压变化不大
，但是带有负载的话就会由于内阻大的原因导致负载两端电压低以致不能正常工作。

所以LZ加的“充电粉 ”其实就是电池内部的电解质（氯化铵和氯化锌的混合粉末） 。因为干电池是用锌筒做负极，碳棒做正极 ，中间填充氯化铵 、氯化锌与水调成的糊状物做电解质
，同时添加二氧化锰做去极化剂（吸收反应产生的氢气），所以正极和负极材料不可能完全消耗完 ，消耗的是电解质
，即只需要添加电解质即可
。

LZ不妨试试，在钻孔电池中滴几滴水 ，电池一样会恢复一定的电量（水能增加电解质中的离子含量，降低电池内阻）。

不过此法不适于碱性电池
，虽然与干电池的反应原理一样，但是它们的内部结构不一样 ，尤其是正负极材料的状态（碱性电池负极是锌粉而不是锌片,而且碱性电池是铁壳的
，貌似挺难钻孔的-_-b） 。

如图为普通电池（锌锰电池）示意图，请你根据图示分析：（1）将回收的废旧电池进行分离 ，可以得到的单质

最好使用碱性电池
，碱性电池相对于碳性电池来说，储能更多 ，电力更持久
，还有个情况是碱性电池更不容易漏液，原因下文有提到
。

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碳性电池一般就是碳锌电池：中性锌-二氧化锰干电池（zinc-manganese dry battery） ，属于化学电源中的原电池
，是一种一次性电池。因为这种化学电源装置其电解质是一种不能流动的糊状物，所以也叫做干电池 ，这是相对于具有可流动电解质的电池说的 。碳性电池不仅适用于手电筒、半导体收音机
、收录机、照相机 、电子钟
、玩具等，而且也适用于国防、科研 、电信
、航海、航空 、医学等国民经济中的各个领域
。

碳性电池主要用于低耗电电器
，如钟表，无线鼠标等大耗电电器应该用碱性电池 ，如相机
，某些相机碱性也撑不住，那就需要用镍氢。

结构示意图：

碳锌电池的容器是一个锌罐 。里面有一层由NH4Cl和ZnCl2所构成的糊状液体 ，这个糊状液体通过一个纸层与粉末状的碳和二氧化锰隔开。这些粉末填充在一个碳棒的周围
。

碳锌电池的横截面。1：金属帽（+）
，2：石墨棒（正极），3：锌外壳（负极） ，4：二氧化锰
，5：潮湿的氯化铵糊状液体（电解质），6：金属末端（-）

在这个干电池里 ，最外层的锌是电池的负极 。在半反应中
，锌被氧化，如下式所示：

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e?

一个由粉末状碳和二氧化锰所围绕的石墨棒作为正极
。其中 ，二氧化锰和碳粉混合是为了增加正极的导电性。阴极反应如下图所示：

2MnO2(s) + 2 H+(aq) + 2 e? → Mn2O3(s) + H2O(l)

H+来自于NH4+(aq):

NH4+(aq) → H+(aq) + NH3(aq)

产生的NH3可以与Zn2+结合 。

在整个半反应中，锰的氧化态由+4被还原到了+3
。

尽管很多副反应也可能发生
，但锌碳电池的总反应还是可以由下式表示：

Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) → Mn2O3(s) + Zn(NH3)22+(aq)

碳锌电池的电动势大约是1.5V。电动势的不确定是由于阴极反应十分复杂，相比来说 ，阳极反应（锌端）则有一个已知的电势 。副反应及活性反应物的消耗直接导致电池的内阻增加
，电池电动势降低
。

氧化半反应：

Zn→Zn2++2e-

还原半反应：

2NH4++2e-→H2+2NH3

2MnO2+H2→Mn2O3+H2O

Zn2++2NH3+2Cl-→Zn(NH3)2Cl2

总反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl→Zn(NH3)2Cl2+Mn2O3+H2O

碳性电池很容易漏液，造成电池仓的弹簧触点的腐蚀 ，容易导致接触不良：

当一个碳锌电池使用一段时间以后
，由于金属锌被氧化成为锌离子，锌外壳会逐渐变薄。因此 ，氯化锌溶液常常可以从电池中泄漏出来 。泄漏出来的氯化锌往往会使电池表面变粘
。一些老的电池没有泄漏保护。一个锌碳电池的使用寿命比较短
，保存期一般为一年半 。

另外，就算电池没有使用 ，锌外壳也会慢慢的变薄。这是因为电池内的氯化铵有弱酸性
，可以与锌反应
。

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碱性电池：亦称为碱性干电池
、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。适用于需放电量大及长时间使用 。电池内阻较低 ，因此产生之电流较一般碳性电池更大，此类电池因不含汞
，因此可随生活垃圾处理，无须刻意回收
。

结构示意图

碱性电池是最成功的高容量干电池 ，也是目前最具性能价格比的电池之一。碱性电池是以二氧化锰为正极
，锌为负极，氢氧化钾为电解液 。其特性上较碳性电池来的优异 ，电容量大
。

化学方程式为:Zn+MnO2+H2O→Mn(OH)2+ZnO

电极反应式

正极为阴极反应：

MnO2+H2O+e－=MnO(OH)+OH－

MnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度

MnO(OH)+H2O+OH－=Mn(OH)4－

Mn(OH)4－+e－=Mn(OH)42－

负极为阳极反应：

Zn+2OH－=Zn(OH)2+2e－

Zn(OH)2+2OH－=Zn(OH)42－

总的电池反应为：

Zn+MnO2+2H2O+4OH－=Mn(OH)42－+Zn(OH)42－

碱性电池在结构上采用于普通电池相反的电极结构
，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵 、氯化锌溶液 ，负极锌也由片状改变成粒状
，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉 ，所以电性能得以很大提高
，一般的，同等型号的碱性电池是普通电池的容量和放电时间的3-7倍 ，低温性能两者差距更大，碱性电池更适用于大电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合
，特别适用于照相机
、闪光灯、剃须刀 、电动玩具、CD机
、大功率遥控器、无线鼠标，键盘等。由于碱性电池采用了密封镀镍钢壳作为外壳 ，而且外壳不参与放电反应
，一般情况下也不会被腐蚀，所以极少发生漏液（个别漏液原因是钢壳密封圈失效 ，极有可能是受到过机械冲击或者短路发热过） 。

干电池中含有哪些物质?

（1）单质是由同种元素组成的纯净物
，碳 、锌
、铜等符合定义；氧化物是由两种元素组成的，且其中一种元素为氧元素的化合物 ，二氧化锰符合定义；盐是指由金属离子（或铵根离子）与酸根离子构成的化合物
，氯化锌、氯化铵符合定义；有机物是大部分由C 、H
、O组成，淀粉符合定义．

故答案为：Cu、C 、Zn； MnO2 ； NH4Cl
、ZnCl2 ； 淀粉

（2）②碳棒周围的黑色粉末主要有二氧化锰、碳粉和氯化铵 ，因为氯化铵溶于水
，所以可先溶解，再过滤 ，滤液为氯化铵溶液，滤渣是二氧化锰和碳粉．

③根据实验目的是要达到纯净干燥的二氧化锰
，所以对滤渣进行灼烧，可以将碳粉变为二氧化碳除去 ，表面残留的氯化铵受热分解也除去了．

④根据氯化铵溶液与碱反应可以生成氨气
，NH4Cl+NaOH═NaCl+H2O+NH3↑，氨气呈碱性且有刺激性气味 ，所以可以设计实验为取少量滤液于试管中
，加入氢氧化钠溶液，然后检验生成的气体即可．

答案：

②过滤；二氧化锰和炭粉

③灼烧；④取样于试管中 ，加入氢氧化钠溶液并加热（把湿润的红色石蕊试纸放在试管口）；强烈刺激性气味（或湿润的红色石蕊试纸变蓝色）；NH4Cl+NaOH═NaCl+H2O+NH3↑

答案：

（1）Cu 、C
、Zn； MnO2 ； NH4Cl、ZnCl2 ； 淀粉

（2）

电池主要含铁
、锌、锰等 ，此外还含有微量的汞
。汞的挥发温度低
，是一种毒性较

大的重金属。很多地方的土壤中也含有微量的汞，汞矿所在地土壤的背景值较高 。在汞

矿开采 、提炼
、含汞产品加工过程中 ，如密闭措施不够完备，释放到空气中的汞（蒸气

）对操作人员健康影响很大
。此外
，汞法烧碱、汞法醋酸 、汞法聚氯乙烯
、汞法炼金、

高汞铅锌矿采选等行业排放大量的含汞废水。有的企业一年就向下游排放十几吨汞 。日

本的水俣病就是化工企业几十年向一条河流排放大量含汞废水，下游水系中汞逐渐累积

造成的。正因为如此 ，发达国家比较早地开始研发无汞工艺和无汞产品
。从用汞大户开

始
，逐步削减汞的消耗量。目前，发达国家淘汰了汞法烧碱 、汞法醋酸
、汞法聚氯乙烯

等耗汞工艺 ，汞的消耗量已经很低 。

电池中虽然含有汞
，但由于是添加剂，其含量很少
。即便是高汞电池 ，含汞量一般

也在电池重量的千分之一以内。国内电池行业全年用汞量（十几吨）大体上与一个汞法

聚氯乙烯、汞法炼金 、高汞铅锌矿采选的一个企业年排放废水中的含汞量相当 。此外
，

由于电池消费区域大，含汞废电池进入生活垃圾处理系统以后 ，对环境的影响比前述化

工企业排放含汞废水所造成的影响要小得多
，客观上不可能造成水俣病之类的损害
。国

内外均无废电池造成严重污染的报道或科研资料。日本福冈大学作了连续15年的研究，

表明含汞电池随生活垃圾填埋是可以的 。国内一些媒体有关废电池污染的报道只有结论

 ，缺乏科学实验基础，对群众造成了误导
。当然
，含汞废电池毕竟对环境有负面影响（

哪怕是轻微的）。因此，发达国家较早就控制电池中的含汞量 ，提倡开发有利于环境保

护的安全电池系列产品
，禁止生产汞含量大于电池重量0.025％的电池 。20世纪90年代初

主要发达国家都实现了电池的无汞化（含汞量在0.0001％以下）
。

有报道笼统地说，电池含有汞
、镉、铅 、砷等物质 ，这是不准确的。事实上
，群众

日常使用的普通干电池生产过程中不需添加镉、铅
、砷等物质 。

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