氧化還原反應、化學電池和電解 / 子課題
日常生活使用的化學電池
Chemical Cells in Everyday Life
原電池與二級電池特徵、常見6種電池比較及乾電池環境影響
核心考點 (Knowledge Groups)
1. 原電池與二級電池
考評提示：原電池不可充電，二級電池可逆充電；常考6種電池特徵配對
- 原電池 (primary cell)：電極反應不可逆，耗盡後須棄置；例：鋅碳電池、鹼性錳電池、氧化銀電池。
- 二級電池 (secondary/rechargeable cell)：反應可逆，可充電重用；例：鋰離子、NiMH、鉛酸蓄電池。
- 選擇電池考量：大小、電壓、電容量、可充電性、價格、使用壽命。
- 鋅碳電池：1.5 V，低成本，電容量小，適用於遙控器等低耗電設備；鹼性錳電池：1.5 V，較高電容量及使用壽命。
- 氧化銀電池：1.55 V，小型鈕扣狀，電壓穩定，用於手錶及助聽器；鋰離子電池：3.7 V，高能量密度，用於手機、手提電腦。
- NiMH 電池：1.2 V，可充電，無毒性鎘，用於相機及混合動力車；鉛酸蓄電池：2 V/單元（汽車6單元共12 V），用於汽車起動。
2. 乾電池的環境影響
考評提示：重金屬污染、電池回收的重要性
- 乾電池含 Zn、Mn、Hg、Cd、Pb 等重金屬；棄置於堆填區會滲入土壤及地下水，毒害生物並經食物鏈累積。
- 應將廢電池分類回收，以減少重金屬污染及節省資源。
常見題型 · scoring points
區別原電池與二級電池並各舉兩例
- 原電池：電極反應不可逆，電能耗盡後須棄置；例：鋅碳電池、鹼性錳電池。
- 二級電池：電極反應可逆，可透過充電使反應逆向進行以重用；例：鋰離子電池、鉛酸蓄電池。
- 經濟與環境考量：二級電池雖初始成本較高，但可重複使用，長遠更經濟及減少廢電池棄置。
描述鋅碳電池與鹼性錳電池的特徵與差異
- 相似點：兩者電壓均為 1.5 V，均為原電池，陽極為鋅。
- 電解質不同：鋅碳電池使用 NH₄Cl 糊狀電解質（酸性）；鹼性錳電池使用 KOH（鹼性）。
- 電容量：鹼性錳電池比鋅碳電池有較大電容量及較長使用壽命，尤其在高耗電設備中。
- 用途：鋅碳電池用於遙控器等低耗電裝置；鹼性錳電池用於玩具、閃光燈等較高耗電裝置。
解釋為何氧化銀電池適合用於手錶
- 電壓穩定：氧化銀電池在使用期間電壓幾乎保持不變（1.55 V），適合精密計時。
- 體積細小：可製成鈕扣型，配合手錶的小型設計。
- 電容量相對高：可長時間供電，減少更換次數。
- 缺點：價格較高，且含銀資源有限。
比較鋰離子電池與 NiMH 電池的特性
- 電壓：鋰離子 3.7 V，遠高於 NiMH 的 1.2 V。
- 能量密度：鋰離子較高，相同質量下儲電更多，適用於智能電話及電動車。
- 記憶效應：NiMH 有輕微記憶效應（部分充電後電容量下降），鋰離子無明顯記憶效應。
- 安全性：鋰離子電池過充或受衝擊可能起火；NiMH 相對安全。
描述鉛酸蓄電池的特徵及用途
- 每個單元電壓約 2 V，汽車蓄電池由 6 個單元串聯共給出 12 V。
- 可提供極大電流，適合汽車起動馬達及汽車電子系統。
- 可充電重用，使用壽命可達 3–5 年。
- 缺點：體積大而重，含鉛和稀硫酸，棄置不當會污染環境。
評估乾電池對環境造成的影響及對策
- 污染成因：電池含 Hg、Cd、Pb、Zn、Mn 等重金屬，任意棄置會滲入土壤及地下水。
- 健康影響：重金屬經食物鏈累積，損害神經系統、腎臟及肝臟。
- 對策一：設立電池回收計劃，分類收集後進行處理及資源回收。
- 對策二：優先使用可充電電池以減少廢電池數量；立法禁用高毒性電池（如含汞電池）。
論證為何電動車偏好使用鋰離子電池而非鉛酸蓄電池
- 能量密度：鋰離子電池能量密度遠高於鉛酸電池，同等重量下行駛距離更長。
- 重量：鋰離子電池較輕，減少整車重量，提高能源效益。
- 循環壽命：鋰離子電池充放電循環次數更多（1000+ 次），鉛酸僅 300–500 次。
- 環保：鋰離子不含鉛及酸液，棄置污染較少（但仍需回收鈷、鋰等資源）。
選擇最適合以下情況的電池並解釋：(a) 石英手錶 (b) 汽車起動 (c) 智能電話
- (a) 石英手錶：氧化銀電池。電壓穩定 1.55 V、體積細小、電容量足夠長時間供電。
- (b) 汽車起動：鉛酸蓄電池。可提供高電流起動引擎、12 V 符合汽車系統、可充電循環使用。
- (c) 智能電話：鋰離子電池。高能量密度使裝置輕便、電壓高 (3.7 V)、可充電 1000+ 次。
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關於本文：由 DSE 神器團隊整理，資料以香港考試及評核局（HKEAA）最新公佈為準，含歷屆考評建議引用。最後更新：2026 年 4 月。想隨時隨地溫習？下載 DSE 化學神器 App。
