子在溶液中,铅离子(
Pb4)留在正极板上,故正极板上缺少电子 铅酸蓄电池充
电后,负极板是铅(
Pb),与电解液中的硫酸(H2SO4)发生反应,变成铅离子
(
Pb2),铅离子转移到电解液中,负极板上留下多余的两个电子(2e)。 可见,
在未接通外电路时(电池开路),由于化学作用,正极板上缺少电子,负极板上多余
电子,如右图所示,两极板间就产生了一定的电位差,这就是电池的电动势。
2、
铅酸蓄电池放电过程的电化反应
铅酸蓄电池放电时,在蓄电池的电位差作用下,负极板上的电子经负载进入正
极板形成电流
I。同时在电池内部进行化学反应。 负极板上每个铅原子放出两个电
子后,生成的铅离子(
Pb2)与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应,在极板上生
成难溶的硫酸铅(
PbSO4)。 正极板的铅离子(Pb4)得到来自负极的两个电子
(
2e)后,变成二价铅离子(Pb2),,与电解液中的硫酸根离子(SO4-2)反应,
在极板上生成难溶的硫酸铅(
PbSO4)。正极板水解出的氧离子(O-2)与电解液中
的氢离子(
H)反应,生成稳定物质水。 电解液中存在的硫酸根离子和氢离子在
电力场的作用下分别移向电池的正负极,在电池内部形成电流,整个回路形成,蓄电
池向外持续放电。 放电时
H2SO4 浓度不断下降,正负极上的硫酸铅(PbSO4)
增加,电池内阻增大(硫酸铅不导电),电解液浓度下降,电池电动势降低。
3、
铅酸蓄电池充电过程的电化反应
充电时,应在外接一直流电源(充电极或整流器
),使正、负极板在放电后生成的物
质恢复成原来的活性物质,并把外界的电能转变为化学能储存起来。 在正极板上,在外界电
流的作用下,
硫酸铅被离解为二价铅离子(
Pb
2
)和硫酸根负离子(
SO
4-2
),由于外
电源不断从正极吸取电子,则正极板附近游离的二价铅离子(
Pb2)不断放出两个电
子来补充,变成四价铅离子(
Pb
4
),并与水继续反应,最终在正极极板上生成二氧
化铅(
PbO
2
)。 在负极板上,在外界电流的作用下,硫酸铅被离解为二价铅离子
(
Pb
2
)和硫酸根负离子(
SO
4-2
),由于负极不断从外电源获得电子,则负极板附近
游离的二价铅离子(
Pb2)被中和为铅(Pb),并以绒状铅附着在负极板上。 电
解液中,正极不断产生游离的氢离子(
H)和硫酸根离子(SO
4-2
),负极不断产生硫
酸根离子(
SO
4-2
),在电场的作用下,氢离子向负极移动,硫酸根离子向正极移动,
形成电流。 充电后期,在外电流的作用下,溶液中还会发生水的电解反应。
4、
铅酸蓄电池充放电后电解液的变化
3