《废旧电池的回收利用》研究性学习案例.docx

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1、一、探讨案例的IM1.环境是人类生存和发展的基本条件，是物喷文明城设的基础，环境污染和生态破坏,工fH生活环境质量恶化,威逼着人民群众的健康爱护环境,实质就是爱护物质生产活动持续稳定、协网发展的物质基础.一粒小小的钮拉电池可污染60。立方米水，相当于一个人一生的饮水量；一节干电池可污染12立方米水、一立方米土墙，并造成永久性公吉AtfJ在日常生活中，运用过的废IH干电池，始终没有得到很好的回收利用，造成了奢侈，也污染了环境,其实.被废弃的干电池,其怦壳只损耗了一小部分,二氧化懦也只起了一点辄化的作用，碳粉、石果棒和铜幅还远远没有被消髭.假如能加以回收和利用,就具有很好经济效益和社会效益，二、探

2、讨的目的意义，了解原电池的反应原理,初步与驭科学探讨的基本方法：了解干电池的基本结构：明确废物分类回收的意义，增黑环保意识.三、探讨的主要内容I查阅资料.明确F电池的基本反应原理,巩固原电池原理的相关学问.通过好割废干电池，了解干电池的结构,并绘制干电池的结构图.将解剖废干电池得到的废物分类回收提纯，提高试验技能，增加环保意识。四、探讨的步，由读教材中相关内容,查阅相关文献资料.明确干电池基本反应原理。依据反应深埋和相关费料介绍，结合实物绘制干电池结构原理图.解剖几个废干电池，验证绘制的结构原理图的正确性，并作适当修改依据解剖废干电池得到的段物种类进行分类提纯回收，写出试验报告.撰写探讨心得和

3、废物分类回收利用的重要意义等方向的论文.五、假学过程化学电池的原理化学电源是一种干腌把化学能转变为电能的装置.习惯上称作电池.电池由正极、负极、电解质、隔设和容器五个部分组成，其中最主要的是正极、负极和电解质三个部分”般地，电池放电时，负极上总是发生氧化反应，井放出电子：而正极上总是获得电子，发生还原反应,但有线电池的反应，并不都是按氧化还原反应进行,而是以嵌入一脱嵌的方式进行.1 .构成原电池的条件（1）电极材料是由活性物质与导电极板所构成，所谓活性物砥是指在电极上可进行氧化还原的物质，两电极材料活性不同，在负极上发生氧化反应：正极上发牛.还原反应.（2）电解液：含电解质（3）构成回路.2

4、.原电池正负极的确定将铜锌两种金属放在电解质溶液中，用导线连接，便构成原电池的两极，如图1.由于Cu.Zn两种金属电势凹凸不同,所以存在着电势差.电子总是从低电势的极流向而电势的极.电势的凹凸一般可依据金周的活泼性确定：金孙越活泼其电极电势就越低，金属越不活泼其电极电势就越高.由于锌比铜活泼.所以电子总是从锌极流向铜板.电化学上把电子流出的极定为负极.流入的极定为正极.如图1.所示.梓为负极,铜为正极.电极反应：负极：z11-2e-Zn-正极：2H+2e以上介绍了用一一锌原电池,我们也可以利用同样的原理，把其他的氧化还原反应设计成各种不同的电池.在这些电池中,一般都用还原性较强的物质作为负极,

5、负极向外电路供应电子：用焚化性较强的物质作为正极,正极从外电路得到电子：在电池内部,两极之间以充电解液。放电时，负极上的电子通过寻找流向用电器，从正极流回电池，形成电流。图I.铜锌原电池原理图2.干电池原理示意图下面，筒沽介绍一种比较常见的电池一一干电池，手电筒中的干电池一般足一般的锌一钛干电池，它的结构和反应原理如下：件一锭电池内的主要反应：负极（锌筒）：Zn-2c=ZF（氧化反应）正极（碳棒）：2Mn6+2NHJ+2e=MnoC2NH,+HW总反应：Zn+2Mn2+2NH=Zn+Mnq3+2NH,+H2干电池的外光是金属怦.作负极中心碳棒（石瞿玷正极碳律四周由一层纸质包祇的黑色物质,这是石

6、枭粉和二弱化锚的混合物，纸桢和锌壳之间填满了糊状白色电解液，其成分是氯化筱,氯化锌和淀粉糊.干电池放电主要是通过怦筒上失去电子.而被氧化成Zn?而进入电裤质溶液中，电解质溶液中的NH获得电子被还原成NHu从而使灯泡在电子转移的过程中获得电能而发光。化小电池的种类化学电池：借助于化学能脆转变为电能的装附.化学电池的主要部分是电解而溶液，和浸在溶液中的正极和负极，运用时将两极用号战接通，就有电流产生，因而获得电能。化学电池放电到确定程度,电能减弱,有的经充电或原又可运用.这样的电池叫都电池如铅箱电池、银锌电池等：有的不能充电复原，称为原电池，如干电池、燃料电池等.下面介绍化学电池的种类；1 .干电

7、池：一般碎锚干电池的简称，在一般手电筒中运用锌镭干电池，是用锌皮制成的怦筒作负极兼做容擀,中心插一根碳棒作正极碳棒顶端加一铜帽.在石墨碳棒四周填满二氧化拓和炭黑的混合物，并用离了可以通过的长纤鳏纸包袱作隔膜.隔眼外是用氧化锌、氯化镂和淀粉等调成糊状作电解吸溶液：电池顶端用蜡和火漆的I1.在石族四周填充ZnC3NI1.CI和淀粉糊作电解质，还填有MnO?作去极化剂（汲取正极放出的H2.防止产生极化现象.即作去极剂).淀粉糊的作用是提高阴、阳禹子在两个电极的迁移速率.电极反应为：负极Zn-Ze-=Zn2t正极2NHJ+2tf-=2NH.+HH2+2MnO2=MnC+H2O正极产生的NHl又和Zne

8、h作用：Zn2+4NH3=(7n(NH042*干电池的总反应式：Zn+2NH.CI+2Mn2=Zn(NH)2Ch+Mn0+H-0或2Zn+4NH1Q+2MnO2=IZn(NH立Qb+ZnC1.+MnQ计比。正极生成的第被电艇防溶液汲取.生成的氮气被二氧化乜辄化成水.干电池的电田1.5V-.6V.在运用中锌皮腐独.电压渐渐下降,不能乘新充电复原，因而不宜氏时间连续运Hh这种电池的电信小，在放电过程中简泊发生气法或漏液“而今体积小，性能好的碱性锌一镭干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性,负极也由碎片改为锌粉，反应面积成倍增加,使放电电流大加幅度提高.时性干电池的容量和放电时间比一股

9、F电池增加几倍.2 .忸电漉：铅蓄电池可放电亦可充电，具有双Jfi功能，它是用硬橡胶或透光理料制成长方形外壳，用含锚S%8%的铅梯合金铸成格板，在正极格板上附芾一层PbO:,负极格板上附着海绵状金屈铅.两极均浸在确定浓度的酸酸溶液(密度为1.251.28gcm),口两极间用微孔襟胶或微孔剪料隔开放电的电极反应为：负极：Pb+SOf标-=PbSO.II正极：Pbo,44H+Sof+2e-=PbSO41+2H2O铅蓄电池的电压正常状况下保持2.0V,当电压下降到1.85V时，即当放电进行到陵酸浓度降低,溶液密度达1.18g/Cm时即停止放电,而须要将蓄电池进行充电，其电极反应为：阳极：PbSO.i

10、+2H.O-2=PMx+4H+SOf阴板：PbSO4+2r-=Pb+SOj2PbSO4I+2H2O当密度增加至l28g/c11时，应停止充电.这种电池性能良好,价格低廉.缺点是比符电池放电和充电的总反应式：PbO2+Pb+2H2SO4目前汽车上运用的电池，有很多是铅蓄电池.由于它的电压稳定，运用便利、平安、牢就.又可以循环运用.因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中.3 .做伴蓄电池银锌电池是一种裔能电池，它顺求轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源，目前,有一种类似干电池的充电电池,它实际是-种银锌蓄电池，电解液为KoH溶液，常见的钮扣电池也是银锌电池它用不依钢制成一

11、个由正极光和负极或组成的小即食，禽内毒正极盒一端充由AglO和少於石攒组成的正极活性材料，负极靛,端坎充锌耒合金作负极活性材料，电解咙溶液为KoH浓溶液，溶液两边用竣甲基纤维点作隔膜，将电极与电解质溶液隔开.负极：Zn+20H-2f-=Zn（OH）2正极：Ag2+H2+2-=2Ag+2OH-银锌电池跟铅蓄电池一样，在运用（放电）一段时间后就要充电，充电过程表示如下；阳极：2Ag+2OH2b=Ag2O+H2O阴极：Zn（OH）2+2e-=Zn+20H总反应式：Zn+Ag：O+H;Ott,uZn（OH）22Ag林钮扣电池的电质达1.59安装在电子表里可运用两年之久.4 .M电油：贴料电池是使燃料与

12、氧化剂反应干脆产生电流的一种原电池，所以燃料电池也是化学电源，它与其它电池不同，它不是把还原剂、气化剂物质全部贮存在电池内，而是在工作时，不断地从外界输入，同时把电极反应产物不断排出电池，因此,燃料电池是名符其实地把能源中燃料燃烧反应的化学能干脆转化为电能的“能量转接器二燃料电池的正极和负极都用多孔发和多孔锲、的、帙等制成.从负极连续通入氧气、煤气、发生炉燃气、水燥气、甲烷等气体：从正极连续通入氧气或空气。电解液可以用做（如氢氧化钠或氢氧化钾等）把两个电极隔开。化学反应的最终产物和燃烧时的产物相同.燃料电池的特点是能量利用率拓,设备轻巧,减轻污染.能量转换率可达70%以上.当前广泛应用于空间技

13、术的一种典型坳料电池就是氯氧燃料电池,它毡一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域，它的电极材料做为活化电极，碳电极上嵌有微细分散的信等金属作催化剂，如铝电极、活性炭电极等，具有很强的催化活性,电斛质溶液一般为40%的KOH溶液.电极反应式为：负极出些也2H2H+2OH-2l=2HQ正极02+2Hj0+4e-=40H-电池总反应式为：2比+02=2比0另一种燃料电池是用金祯伯片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷（燃料）和辄气（氧化剂）。电极反应式为：负极：CH4+100H-Se-=C0；+7H2Os正极：4H2O+2Oj+8CO.+3H9目前已研制胜利的铝一空气燃料电池，它的优点是：

14、体积小、能量大、运用便利、不污染环境、耗能少.这种电池可代替汽油作为汽车的动力，还能用于收音机.照明电源、野营炊具、野外作业工具等.5 .候电池：锂电池是金磔理作负极，石祟作正极，无机溶剂亚硫酰氯（SOK旧在炭极上发生还原反应。电解液是由四氯铝化视（1.iAIQ溶解于亚硫酰氯中组成。它的总反应是抑与亚硫能筑,发生反应.生成於化悝、亚硫酸锂和碗.8U+3SOh=61.iCl+1.i2SOj+2S锂是玄度坳小的金属，川锂作为电池的仇极，跟用和同侦僦的其它佥属作负极相比较，能在较小的体枳和质量下能放出较多的电能，放电时电压特别税定，贮存时间长，能在216.3344.IK温友范用内工作,运用寿命大大延

15、长.悝电池是一种高能电池,它具有质量轻、电压高、工作效率商和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火漪、导弹等的动力资源，微型电池：常用于心肺起搏器和火箭的一种德星电池是就电池，这种电池容量大，电压稳定.能在-56.7C-71.1C温度范阚内正常工作.6 .海水电池1991年,我国首创以铝一空气一海水电池为能源的新型电池.用作海水标记灯已研制胜利.该电池以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流.只要把灯放入海水中数分钟，就会发出剌眼的白光，其能同比干电池高2050倍。负极材料是铝，正极材料可以用石星。电极反应式为：负极反应：A-3e=Alj.正极反应：2H2+j+4e=4OH-.电池总反应式为：4AI+326H2O=4AI（OHh7 .澳T电池国外新近研制的的基本构造是用碳棒作两极.浅化怦溶液作电解液.电极反应式为：负极反应：Zn2,=Zn正极反应：Bn+V=2Br电池总反应式为：Zn+Br2=ZnBr28 .特种电池在电池家族中,不羟化学反应却能产生电流的电池也异军突起.如太阳能电池就是利用晶体硅和#晶体硅为