格格党

手机浏览器扫描二维码访问

第三章 下午 3 1 回到办公室（第9页）

（或“柱状装置”

）由交替的锌盘和铜盘构成，金属之间用浸泡在硫酸中的毛毡隔开。

伏打制作的电池从历史和概念的角度来看是很重要的，但它在工作中却存在不少的问题。

1836年，英国化学家约翰·弗雷德里克·丹尼尔（JohnFrederiiell，1790—1845）完善了伏打在电池方面的工作，他制造了一种锌铜电池（图25），其中锌为负电极，浸泡在硫酸锌（ZnSO4）电解溶液中；铜为正电极，浸泡在硫酸铜（CuSO4）电解溶液中。

但要使电池正常工作，这两种盐溶液必须通过盐桥连接起来。

这里的盐桥就是一根装满硝酸钾（KNO3）的饱和溶液的管子，管子两端的盖子（如多孔玻璃）可以渗透离子和水。

图25　丹尼尔锌铜电池示意图

在丹尼尔电池中，锌被氧化失去两个电子，变成锌离子（Zn2+）进入溶液。

Zn→Zn2++2e-

另一侧，硫酸铜溶液中的铜离子（Cu2+）被还原，获得了锌失去的两个电子，变成了金属铜：

Cu2++2e-→Cu

但是只有当铜（阴极）和锌（阳极）两个电极连接外部电路时，才会发生这两个“半反应”

，其中锌失去的电子流向铜，从而产生电流。

随后的几年里，人们使用不同的材料作为电极和电解质，制造出了许多其他类型的电池。

但所有的这些电池都运用了能发生电子交换的氧化还原反应。

1886年，卡尔·加斯纳（er，1855—1942）申请了锌碳电池的专利。

这种电池进一步发展了乔治·勒克兰奇（GeesLech，1839—1882）的一种电池型号（于1866年发明并申请专利），多年来一直占据市场龙头地位。

锌碳电池的锌外壳（阳极）构成了一个圆柱形的容器，里面装有作为电解质的二氧化锰和氯化铵与碳粉的混合糊状**。

阴极是一根浸在电解液中的石墨棒。

但是随着电池行业的发展，锌碳电池不得不面对20世纪50年代发明的碱性电池的竞争，之所以叫碱性电池，是因为电解液中含有碱性的氢氧化钾（KOH）。

纽扣电池（常用于手表、计算器等）的电解质通常是氧化银。

在此之前，同样也非常流行使用以氧化汞作为电解质的水银电池[由鲁本（SamuelRuben）和马洛里（PhilipRogersMallory）的公司共同开发出来]。

但由于水银有毒，后来逐渐被禁止使用。

自20世纪70年代以来，锂电池的使用开始普及。

很多电池在放完电后就不能再用了，而锂电池就弥补了这一缺点，如果有与负载电流方向相反的外部电流通过时，它就可以进行充电。

在充电过程中锂电池内部的反应向反方向进行，产生电流，一旦反应物得到恢复，电池就可以重新使用。

拓展：化学平衡

对化学家来说，解释化学平衡中的各组成，并了解它们如何受到如温度和压力等外部条件的影响，这是非常有趣的[54]。

在化学反应中，初始物质（反应物）会转化为其他物质（生成物）。

在一些特殊反应中，生成物形成之后还会继续发生反方向的反应，生成反应物。

换句话说，这些反应既能正向进行又能逆向进行，因此被称为可逆反应（reversiblerea）。

可逆反应的发现有一段相当奇特的历史。

1798年，拿破仑在埃及进行军事和科学考察时，让当时杰出的法国化学家克劳德·路易·贝托莱随行。

到了埃及，贝托莱注意到环绕盐湖的湖岸有碳酸钠（Na2CO3）的沉积。

贝托莱知道碳酸钠能与氯化钙（CaCl2）反应生成碳酸钙（CaaCl），也就是下面的这个反应：

Na2CO3+CaCl2→aCl

在他看来，湖岸边碳酸钠的沉积应该是水体中高浓度的氯化钠造成的结果，所以他认为逆向的化学反应也是有可能发生的。

贝托莱将他的思考写进了一本书，于1803年出版，题为《论化学静力学》（Essaidestatiquechimique），但由于他的推理中存在一些错误，该书并没有立即引起广泛的关注。