(Приложение 9)
Химические источники тока.
В 1895 году Планте построил элемент с двумя свинцовыми электродами, погруженными в раствор серной кислоты 15-20%. В таком виде элемент тока не дает.
Демонстрация - лампочка (в 1В), подключенная к элементу, не горит.
Отсоединим лампочку от электродов и присоединим их (электроды) к источнику тока. Подключаю электроды элемента к батарее аккумуляторов на 1 минуту.
За это время объясняю: Через электролит идет ток - начался процесс электролиза серной кислоты и на одном из электродов будет выделяться водород, а на другом - кислород, получающийся при вторичной реакции между выделяющимися группами SO4 и водой:
H2SO4 = 2H++SO42-
HOH ↔ H++OH-
-K (H+, HOH):2H++2e - = H2↑
+A (SO42-, OH - , HOH):2HOH-4e - = O2+4H+
Электрод с водородом заряжен теперь отрицательно, а электрод с кислородом — положительно. (Отсоединяю провода от батарей аккумуляторов).
Если теперь полюса этих электродов соединить проводником, по нему пойдет ток. То есть элемент сам становится источником тока.
Демонстрация - подключение лампочки к полюсам элемента. Лампочка горит.
Таким образом, при электролизе серной кислоты в элементе, идет накопление разноименных зарядов на его полюсах - элемент «заряжается».
Элемент Планте и ему подобные, называются вторичными элементами или аккумуляторами, так как в них можно запасать (аккумулировать) энергию.
После израсходования энергии, аккумулятор можно вновь зарядить пропусканием тока и повторить этот процесс много раз.
Современный свинцовый аккумулятор состоит из 2-х блоков положительных и отрицательных пластин, опущенных в резервуар из пластмассы с водным раствором серной кислоты 15-20%.
Отрицательные пластины состоят из чистого металлического свинца, поверхность которого мелкопористая (губчатый свинец).
Положительные пластины представляют собой рамы из свинца, снабженные множеством ячеек, наподобие пчелиных сотов, и в них впрессовывают специальную массу, состоящую из оксидов свинца и связующих веществ. При замыкании внешней электрической цепи (разрядке аккумулятора) на его электродах протекают реакции восстановления свинца Pb и окисления свинца Рb°, а концентрация кислоты в электролите снижается:
-К: РЬ+4О4+Н2О+2е- = PbSO4 = PbSO4+2OH - (восстановление)
+А: РЬ°-2е-+Н2SО4 = PbSO4+2 Н+ (окисление)
РbО2 + Pb +2H2SO4= 2PbSO4 + 2Н2О
При пропускании электрического тока от внешнего источника (например, генератора автомобиля) в противоположном направлении происходит зарядка аккумулятора, при которой на электродах протекают обратные процессы. При этом концентрация кислоты в электролите увеличивается. Таким образом, работа аккумулятора наглядно демонстрирует превращение энергии электрического тока во внутреннюю энергию вещества и обратный процесс - получение электрической энергии в ходе электродных реакций.
Применение аккумулятора (опыт).
Цель опыта: продемонстрировать явление электролиза, как необходимое условие для подготовке к работе аккумулятора.
Оборудование: стакан с 15% раствором H2SO4, лампа на подставке (1В), батарея аккумуляторов, провода, ключ, колодка с двумя свинцовыми электродами.
Схема опыта:
 |  |
 | |
1) Лампа не горит. 2) Идёт зарядка электродов 3) Лампа горит
от аккумулятора (электролиз). (элемент разряжается).
