Номер 1, страница 13, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 5. Электрический ток. Параграф 49. Гальванические элементы. Аккумуляторы. Вопросы и задания - номер 1, страница 13.

Условие.

1. Как устроен сухой гальванический элемент?

Решение.

Решение

Сухой гальванический элемент, также известный как элемент Лекланше, — это химический источник электрического тока, в котором электролит представляет собой пасту, а не жидкость, что предотвращает его вытекание и позволяет использовать элемент в любом положении. Классический солевой сухой элемент состоит из следующих основных частей:

Анод (отрицательный электрод)

Функцию анода выполняет корпус элемента, изготовленный из цинка ($Zn$). Цинк является активным металлом и в ходе реакции окисляется, отдавая электроны во внешнюю цепь. Этот полюс является отрицательным.

Катод (положительный электрод)

В центре элемента расположен стержень из графита ($\text{C}$), который является химически инертным и служит для отвода электронов из электролита. Графитовый стержень является положительным полюсом элемента.

Электролит

Пространство между цинковым корпусом и угольным стержнем заполнено густой пастой. В солевых батарейках эта паста состоит из водного раствора хлорида аммония ($NH_4Cl$) и/или хлорида цинка ($ZnCl_2$), загущенного крахмалом или мукой для придания ему желеобразной консистенции.

Деполяризатор

Вокруг катода (графитового стержня) находится смесь диоксида марганца ($MnO_2$) и угольного порошка. Эта смесь выполняет роль деполяризатора. Ее задача — вступать в реакцию с продуктами восстановления на катоде, которые могли бы замедлить или остановить работу элемента (например, с атомарным водородом). Диоксид марганца является окислителем в катодном процессе.

Протекающие химические процессы

Работа гальванического элемента основана на окислительно-восстановительных реакциях:

На аноде (-) происходит окисление цинка:

$Zn(тв) \rightarrow Zn^{2+}(р-р) + 2e^-$

На катоде (+) происходит восстановление диоксида марганца в присутствии ионов аммония из электролита:

$2MnO_2(тв) + 2NH_4^+(р-р) + 2e^- \rightarrow Mn_2O_3(тв) + 2NH_3(р-р) + H_2O(ж)$

Суммарная реакция в элементе выглядит следующим образом:

$Zn(тв) + 2MnO_2(тв) + 2NH_4Cl(р-р) \rightarrow Zn(NH_3)_2Cl_2(тв) + Mn_2O_3(тв) + H_2O(ж)$

Таким образом, в процессе работы элемента цинковый корпус постепенно растворяется, а компоненты пасты-электролита расходуются, что приводит к исчерпанию ресурса батарейки и снижению напряжения.

Ответ: Сухой гальванический элемент (элемент Лекланше) состоит из цинкового корпуса, который служит отрицательным электродом (анодом), центрального угольного стержня, являющегося положительным электродом (катодом), и расположенной между ними пасты-электролита (обычно на основе хлорида аммония). Угольный стержень окружен смесью диоксида марганца и угольного порошка, которая выполняет функцию деполяризатора. Электрический ток генерируется за счет химической реакции окисления цинка на аноде и восстановления диоксида марганца на катоде.