高校化学「物質の変化と平衡」過酸化水素の分解A
◆問題
1.00mol/Lの過酸化水素水10mLに二酸化マンガン(W)の粉末を少量加えると、過酸化水素は分解し、酸素が発生した。過酸化水素水の体積は変化しないものとして、次の各問いに答えよ。
(1) 過酸化水素の分解する速さは、酸素が発生する速さの何倍か?
(2) 反応が始まってから60秒間に発生した酸素は1.5×10-3molだった。このときの過酸化水素のモル濃度を求めよ。
解答はこのページ下に掲載します。
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高校化学「精講」シリーズ
◆解答解説
今回の問題の反応は以下のようになっています。
2H2O2→2H2O+O2
この反応を60秒間行い、その間に「発生した酸素は1.5×10-3molだった」という設定です。
酸素1に対して過酸化水素2だから、同じ時間の間に分解された過酸化水素は、3.0×10-3molである。ということができます。
1.00mol/Lの過酸化水素水10mLには、1.00×10-2molのH2O2が含まれています。
このうち、3.0×10-3molが分解されたのだから、残ったのは、
1.00×10-2−3.0×10-3=7.0×10-3mol
です。
これが10mL=1.0×10-2Lの水溶液に含まれているので、モル濃度は、
7.0×10-3/1.0×10-2=0.70mol/L
次の問題→平均分解速度
◆関連項目
酢酸の電離平衡
熱化学方程式・化学平衡まとめ
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2023年12月05日
高校化学「物質の変化と平衡」過酸化水素の分解@
高校化学「物質の変化と平衡」過酸化水素の分解@
◆問題
1.00mol/Lの過酸化水素水10mLに二酸化マンガン(W)の粉末を少量加えると、過酸化水素は分解し、酸素が発生した。過酸化水素水の体積は変化しないものとして、次の各問いに答えよ。
(1) 過酸化水素の分解する速さは、酸素が発生する速さの何倍か?
解答はこのページ下に掲載します。
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高校化学「精講」シリーズ
◆解答解説
まず化学反応式を書いてみましょう!
過酸化水素が分解される反応なので、
2H2O2→2H2O+O2
このような反応式になります。
過酸化水素の係数は2,酸素の係数はナシだから1なので、「過酸化水素の分解する速さは、酸素が生成する速さの2倍」となります。
係数に着目して考えればOKですが、次のように考えることもできます。
化学反応式の係数より、過酸化水素が2mol分解されると、酸素が1mol生成される。
過酸化水素2に対して酸素1だから、過酸化水素の分解する速さは2倍。
次の問題→60秒後のモル濃度
◆関連項目
酢酸の電離平衡
熱化学方程式・化学平衡まとめ
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◆問題
1.00mol/Lの過酸化水素水10mLに二酸化マンガン(W)の粉末を少量加えると、過酸化水素は分解し、酸素が発生した。過酸化水素水の体積は変化しないものとして、次の各問いに答えよ。
(1) 過酸化水素の分解する速さは、酸素が発生する速さの何倍か?
解答はこのページ下に掲載します。
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高校化学「精講」シリーズ
◆解答解説
まず化学反応式を書いてみましょう!
過酸化水素が分解される反応なので、
2H2O2→2H2O+O2
このような反応式になります。
過酸化水素の係数は2,酸素の係数はナシだから1なので、「過酸化水素の分解する速さは、酸素が生成する速さの2倍」となります。
係数に着目して考えればOKですが、次のように考えることもできます。
化学反応式の係数より、過酸化水素が2mol分解されると、酸素が1mol生成される。
過酸化水素2に対して酸素1だから、過酸化水素の分解する速さは2倍。
次の問題→60秒後のモル濃度
◆関連項目
酢酸の電離平衡
熱化学方程式・化学平衡まとめ
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2023年11月30日
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解C
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解C
◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
(2) 陰極・陽極での変化を、e-を用いた反応式で表せ。
(3) 陰極に析出する物質の質量は何gか?
(4) 陽極で発生する気体の体積は標準状態で何mLか?
(4)の解答はこのページ下に掲載します。
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
◆解答解説
(1)より、電子は4.0×10-2mol流れることがわかっています。
陽極での反応は、以下のようになります。
2H2O→O2+4H++4e-
つまり、酸素:電子=1:4ですね。
電子の物質量の1/4の酸素が生じることなります。
酸素の物質量は、
(1/4)×4.0×10-2=1.0×10-2mol
1mol=22.4Lだから体積は、
22.4×1.0×10-2=0.224L
よって、224mLとなります。
有効数字を2ケタとすれば、2.2×102mL
(1)に戻る→電気量と電子の物質量
◆関連問題
電池と電気分解
電池・電気分解まとめ
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◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
(2) 陰極・陽極での変化を、e-を用いた反応式で表せ。
(3) 陰極に析出する物質の質量は何gか?
(4) 陽極で発生する気体の体積は標準状態で何mLか?
(4)の解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答解説
(1)より、電子は4.0×10-2mol流れることがわかっています。
陽極での反応は、以下のようになります。
2H2O→O2+4H++4e-
つまり、酸素:電子=1:4ですね。
電子の物質量の1/4の酸素が生じることなります。
酸素の物質量は、
(1/4)×4.0×10-2=1.0×10-2mol
1mol=22.4Lだから体積は、
22.4×1.0×10-2=0.224L
よって、224mLとなります。
有効数字を2ケタとすれば、2.2×102mL
(1)に戻る→電気量と電子の物質量
◆関連問題
電池と電気分解
電池・電気分解まとめ
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2023年11月29日
高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液の電気分解B
高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液の電気分解B
◆問題
白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を32分10秒間電気分解すると、陽極から標準状態で336mLの気体が発生した。ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 各極での変化を電子e-を用いた反応式で表せ。
(2) 流れた電気量と電流を求めよ。
(3) 陰極に析出する物質の質量を求めよ。ただし、Cu=64とする。
(2)の解答解説はお知らせの下
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◆解答解説
(1)で求めたように各極での変化は以下のようになります。
陰極:Cu2++2e-→Cu
陽極:2H2O→O2+4H++4e-
この反応が起こった結果、0.060molの電子が流れたことがわかりました。
陰極では銅イオンが電子を受け取って銅になる反応が起こります。
電子は0.060molだから、銅は0.030molです。
Cu=64なので、求める質量は、
0.030×64=1.92g
(1)に戻る→各極での反応式
◆関連問題
硝酸銀水溶液の電気分解、電池と電気分解
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◆問題
白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を32分10秒間電気分解すると、陽極から標準状態で336mLの気体が発生した。ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 各極での変化を電子e-を用いた反応式で表せ。
(2) 流れた電気量と電流を求めよ。
(3) 陰極に析出する物質の質量を求めよ。ただし、Cu=64とする。
(2)の解答解説はお知らせの下
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◆解答解説
(1)で求めたように各極での変化は以下のようになります。
陰極:Cu2++2e-→Cu
陽極:2H2O→O2+4H++4e-
この反応が起こった結果、0.060molの電子が流れたことがわかりました。
陰極では銅イオンが電子を受け取って銅になる反応が起こります。
電子は0.060molだから、銅は0.030molです。
Cu=64なので、求める質量は、
0.030×64=1.92g
(1)に戻る→各極での反応式
◆関連問題
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2023年11月28日
高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液の電気分解A
高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液の電気分解A
◆問題
白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を32分10秒間電気分解すると、陽極から標準状態で336mLの気体が発生した。ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 各極での変化を電子e-を用いた反応式で表せ。
(2) 流れた電気量と電流を求めよ。
(2)の解答解説はお知らせの下
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◆解答解説
(1)で求めたように各極での変化は以下のようになります。
陰極:Cu2++2e-→Cu
陽極:2H2O→O2+4H++4e-
この反応が起こった結果、陽極で気体つまり酸素が336mL発生した。ことになります。
気体は1molで22.4Lだから、336mLは0.336/22.4=0.015mol
つまり、発生した酸素は0.015molです。
反応式から、電子の物質量は酸素の4倍だから、流れた電子は0.060molであることがわかります。
1molの電子が流れると、9.65×104Cの電気量になります。
0.060molならば、
0.060×9.65×104
=0.579×104
=5.79×103[C]
これだけの電気量が流れたことになります。
続いて電流を求めます。
32分10秒つまり、1930秒電流を流したら、5.79×103Cの電気量が流れたことがわかりました。
電気量=電流×時間だから、求める電流をIとすると、
5.79×103=1930I
あとはコレを解きます。
I=5790/1930
=3
有効数字を3桁とすれば、求める電流は3.00A
次の問題→陰極に析出する物質の質量
◆関連問題
硝酸銀水溶液の電気分解、電池と電気分解
電池・電気分解まとめ
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◆問題
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(2) 流れた電気量と電流を求めよ。
(2)の解答解説はお知らせの下
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◆解答解説
(1)で求めたように各極での変化は以下のようになります。
陰極:Cu2++2e-→Cu
陽極:2H2O→O2+4H++4e-
この反応が起こった結果、陽極で気体つまり酸素が336mL発生した。ことになります。
気体は1molで22.4Lだから、336mLは0.336/22.4=0.015mol
つまり、発生した酸素は0.015molです。
反応式から、電子の物質量は酸素の4倍だから、流れた電子は0.060molであることがわかります。
1molの電子が流れると、9.65×104Cの電気量になります。
0.060molならば、
0.060×9.65×104
=0.579×104
=5.79×103[C]
これだけの電気量が流れたことになります。
続いて電流を求めます。
32分10秒つまり、1930秒電流を流したら、5.79×103Cの電気量が流れたことがわかりました。
電気量=電流×時間だから、求める電流をIとすると、
5.79×103=1930I
あとはコレを解きます。
I=5790/1930
=3
有効数字を3桁とすれば、求める電流は3.00A
次の問題→陰極に析出する物質の質量
◆関連問題
硝酸銀水溶液の電気分解、電池と電気分解
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高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液の電気分解@
高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液の電気分解@
◆問題
白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を32分10秒間電気分解すると、陽極から標準状態で336mLの気体が発生した。ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 各極での変化を電子e-を用いた反応式で表せ。
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◆解答解説
硝酸銀水溶液の電気分解などでも解説しましたが、陰極には陽イオンが、陽極には陰イオンが近づき反応します。
硫酸銅水溶液には、銅イオンと硫酸イオンが含まれています。
陰極では銅イオンが電子を得る反応が起こります。
つまり、
Cu2++2e-→Cu
陽極には硫酸イオンは引き寄せられるはずですが、硫酸イオンよりも水の方が酸化されやすいので、水が分解されて酸素が生じる反応が起こります。
2H2O→O2+4H++4e-
次の問題→流れた電気量と電流
◆関連問題
硝酸銀水溶液の電気分解、電池と電気分解
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◆問題
白金電極を用いて、硫酸銅(U)水溶液を32分10秒間電気分解すると、陽極から標準状態で336mLの気体が発生した。ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 各極での変化を電子e-を用いた反応式で表せ。
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◆解答解説
硝酸銀水溶液の電気分解などでも解説しましたが、陰極には陽イオンが、陽極には陰イオンが近づき反応します。
硫酸銅水溶液には、銅イオンと硫酸イオンが含まれています。
陰極では銅イオンが電子を得る反応が起こります。
つまり、
Cu2++2e-→Cu
陽極には硫酸イオンは引き寄せられるはずですが、硫酸イオンよりも水の方が酸化されやすいので、水が分解されて酸素が生じる反応が起こります。
2H2O→O2+4H++4e-
次の問題→流れた電気量と電流
◆関連問題
硝酸銀水溶液の電気分解、電池と電気分解
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2023年11月24日
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解B
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解B
◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
(2) 陰極・陽極での変化を、e-を用いた反応式で表せ。
(3) 陰極に析出する物質の質量は何gか?
(3)の解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
(2)でも確認したように、陰極では銀が析出します。
Ag++e-→Ag
このような式で表されるので、電子の物質量と析出する銀の物質量は同じです。
(1)より、電子は4.0×10-2molだから、銀も4.0×10-2molです。
銀の原子量は108だから、求める質量は、
108×4.0×10-2=4.32g
次の問題→陽極で発生する気体の体積
◆関連問題
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◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
(2) 陰極・陽極での変化を、e-を用いた反応式で表せ。
(3) 陰極に析出する物質の質量は何gか?
(3)の解答はこのページ下に掲載します。
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
◆解答
(2)でも確認したように、陰極では銀が析出します。
Ag++e-→Ag
このような式で表されるので、電子の物質量と析出する銀の物質量は同じです。
(1)より、電子は4.0×10-2molだから、銀も4.0×10-2molです。
銀の原子量は108だから、求める質量は、
108×4.0×10-2=4.32g
次の問題→陽極で発生する気体の体積
◆関連問題
電池と電気分解
電池・電気分解まとめ
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2023年11月23日
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解A
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解A
◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
(2) 陰極・陽極での変化を、e-を用いた反応式で表せ。
(2)の解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
まず、硝酸銀水溶液はAg+とNO3-に電離します。
陰極には電源から電子が流れてくるので、水溶液中の陽イオンとその電子が結びつく反応がおきます。
というわけで、陰極では
Ag++e-→Ag
陽極では電子が不足している状態になっているので、基本的には水溶液中の陰イオンが陽極で電子を失う(酸化される)反応がおきますが、硝酸イオンは酸化されにくいため、溶媒の水H2Oが酸化されます。
2H2O→O2+4H++4e-
次の問題→陽極に析出する物質の質量
◆関連問題
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◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
(2) 陰極・陽極での変化を、e-を用いた反応式で表せ。
(2)の解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
まず、硝酸銀水溶液はAg+とNO3-に電離します。
陰極には電源から電子が流れてくるので、水溶液中の陽イオンとその電子が結びつく反応がおきます。
というわけで、陰極では
Ag++e-→Ag
陽極では電子が不足している状態になっているので、基本的には水溶液中の陰イオンが陽極で電子を失う(酸化される)反応がおきますが、硝酸イオンは酸化されにくいため、溶媒の水H2Oが酸化されます。
2H2O→O2+4H++4e-
次の問題→陽極に析出する物質の質量
◆関連問題
電池と電気分解
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2023年11月22日
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解@
高校化学「電池と電気分解」硝酸銀の電気分解@
◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
1Aの電流を1秒流したときの電気量が1Cです。
今回の問題では、1時間4分20秒電流を流しました。
これを秒に直すと、
3600+4×60+20=3860秒
となります。
1.0Aの電流を3860秒流したので、電気量は3860Cです。
ファラデー定数の9.65×104は、1molの電子が流れたときの電気量だから、求める電子の物質量は、
3860/(9.65×104)=4.0×10-2mol
次の問題→陰極・陽極での変化
◆関連問題
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◆問題
白金電極を用いて、硝酸銀水溶液を1.0Aの電流で1時間4分20秒間電気分解した。Ag=108,ファラデー定数を9.65×104として次の問いに答えよ。
(1) 流れた電気量と電子の物質量を求めよ。
解答はこのページ下に掲載します。
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
◆解答
1Aの電流を1秒流したときの電気量が1Cです。
今回の問題では、1時間4分20秒電流を流しました。
これを秒に直すと、
3600+4×60+20=3860秒
となります。
1.0Aの電流を3860秒流したので、電気量は3860Cです。
ファラデー定数の9.65×104は、1molの電子が流れたときの電気量だから、求める電子の物質量は、
3860/(9.65×104)=4.0×10-2mol
次の問題→陰極・陽極での変化
◆関連問題
電池と電気分解
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2023年11月15日
高校化学「電池と電気分解」1.0Aの電流を30分間流したときに流れる電気量
高校化学「電池と電気分解」1.0Aの電流を30分間流したときに流れる電気量
◆問題
1.0Aの電流を30分間流したとき、流れる電気量と電子の物質量を求めよ。ただし、ファラデー定数を9.65×104とする。
解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
1Aの電流を1秒流したときの電気量が1Cです。
30分=1800秒なので、1.0Aを30分流せば、1800Cの電気量が流れます。
また、電子1molの電気量が9.65×104Cだから、1800Cの電気量に対応する電子は、
1800/(9.65×104)
=1.8/(9.65×10)
=0.0186…
ということで、有効数字を2ケタとすれば、
電気量:1.8×103C
電子の物質量:1.9×10-2mol
◆関連問題
電池の用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ
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◆問題
1.0Aの電流を30分間流したとき、流れる電気量と電子の物質量を求めよ。ただし、ファラデー定数を9.65×104とする。
解答はこのページ下に掲載します。
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
◆解答
1Aの電流を1秒流したときの電気量が1Cです。
30分=1800秒なので、1.0Aを30分流せば、1800Cの電気量が流れます。
また、電子1molの電気量が9.65×104Cだから、1800Cの電気量に対応する電子は、
1800/(9.65×104)
=1.8/(9.65×10)
=0.0186…
ということで、有効数字を2ケタとすれば、
電気量:1.8×103C
電子の物質量:1.9×10-2mol
◆関連問題
電池の用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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2023年11月13日
高校化学「電池と電気分解」さまざまな実用電池
高校化学「電池と電気分解」さまざまな実用電池
◆問題
実用電池に関する記述の以下の空欄に適語または化学式を入れてください。
・電池名|負極|電解質|正極|起電力
・マンガン乾電池|[ ]|ZnCl2・NH4Cl|[ ],C|1.5V
・アルカリマンガン乾電池|[ ]|[ ]|[ ],C|1.5V
・酸化銀電池|[ ]|[ ]|Ag2O|1.55V
・[ ]電池|Li|LiClO4|[ ]|3.0V
・[ ]蓄電池|Pb|H2SO4|[ ]|2.0V
・ニッケル・[ ]電池|Cd|[ ]|NiO(OH)|1.2V
・ニッケル・水素電池|MH|[ ]|NiO(OH)|1.2V
・[ ]イオン電池|LiC6|Liの塩|LiCoO2|3.7V
解答はこのページ下に掲載します。
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
◆解答
・電池名|負極|電解質|正極|起電力
・マンガン乾電池|[Zn]|ZnCl2・NH4Cl|[MnO2],C|1.5V
・アルカリマンガン乾電池|[Zn]|[KOH]|[MnO2],C|1.5V
・酸化銀電池|[Zn]|[KOH]|Ag2O|1.55V
・[リチウム]電池|Li|LiClO4|[MnO2]|3.0V
・[鉛]蓄電池|Pb|H2SO4|[PbO2]|2.0V
・ニッケル・[カドミウム]電池|Cd|[KOH]|NiO(OH)|1.2V
・ニッケル・水素電池|MH|[KOH]|NiO(OH)|1.2V
・[リチウム]イオン電池|LiC6|Liの塩|LiCoO2|3.7V
ちなみに、上4つが一次電池、下4つが二次電池です。
異なる電池でも、共通の部分も多いです。何が同じで何が違うかに注意して覚えていきましょう!
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ
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◆問題
実用電池に関する記述の以下の空欄に適語または化学式を入れてください。
・電池名|負極|電解質|正極|起電力
・マンガン乾電池|[ ]|ZnCl2・NH4Cl|[ ],C|1.5V
・アルカリマンガン乾電池|[ ]|[ ]|[ ],C|1.5V
・酸化銀電池|[ ]|[ ]|Ag2O|1.55V
・[ ]電池|Li|LiClO4|[ ]|3.0V
・[ ]蓄電池|Pb|H2SO4|[ ]|2.0V
・ニッケル・[ ]電池|Cd|[ ]|NiO(OH)|1.2V
・ニッケル・水素電池|MH|[ ]|NiO(OH)|1.2V
・[ ]イオン電池|LiC6|Liの塩|LiCoO2|3.7V
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◆解答
・電池名|負極|電解質|正極|起電力
・マンガン乾電池|[Zn]|ZnCl2・NH4Cl|[MnO2],C|1.5V
・アルカリマンガン乾電池|[Zn]|[KOH]|[MnO2],C|1.5V
・酸化銀電池|[Zn]|[KOH]|Ag2O|1.55V
・[リチウム]電池|Li|LiClO4|[MnO2]|3.0V
・[鉛]蓄電池|Pb|H2SO4|[PbO2]|2.0V
・ニッケル・[カドミウム]電池|Cd|[KOH]|NiO(OH)|1.2V
・ニッケル・水素電池|MH|[KOH]|NiO(OH)|1.2V
・[リチウム]イオン電池|LiC6|Liの塩|LiCoO2|3.7V
ちなみに、上4つが一次電池、下4つが二次電池です。
異なる電池でも、共通の部分も多いです。何が同じで何が違うかに注意して覚えていきましょう!
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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2023年11月09日
高校化学「電池と電気分解」燃料電池の電気量や効率B
高校化学「電池と電気分解」燃料電池の電気量や効率B
◆問題
水素の燃焼反応を利用したいわゆる燃料電池を1.93×105秒間稼働させたところ、液体の水が36.0g生成した。電極間を流れた電圧は1.00V,ファラデー定数を9.65×104として、次の問いに答えよ。
(1) 回路を流れた電子の物質量を求めよ。
(2) 平均電流[A]と燃料電池から供給された電気エネルギー[kJ]を求めよ。
(3) このとき反応した水素と同じ物質量の水素の完全燃焼によって液体の水が生成したときの熱量に対して、(2)で求めた電気エネルギーは何%か求めよ。ただし、水素の燃焼熱を286kJ/molとする。
解答解説はこのページ下
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◆解答解説
(1)より、電子が4mol流れたので、水素は2mol使われたことになります。
水素の燃焼熱は286kJだから、2molの水素が完全燃焼したならば、その2倍つまり572kJの熱量が発生することになります。
(2)より、この燃料電池から供給された電気エネルギーは3.86×10^2kJ=386kJであることがわかっています。
ならば、これが何%か求めればOKですね!
(386/572)×100=67.5%
この問題文の問いでは「何%か?」という問い方をしていますが、つまりこれが変換効率です。
(1)に戻る→電子の物質量
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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◆問題
水素の燃焼反応を利用したいわゆる燃料電池を1.93×105秒間稼働させたところ、液体の水が36.0g生成した。電極間を流れた電圧は1.00V,ファラデー定数を9.65×104として、次の問いに答えよ。
(1) 回路を流れた電子の物質量を求めよ。
(2) 平均電流[A]と燃料電池から供給された電気エネルギー[kJ]を求めよ。
(3) このとき反応した水素と同じ物質量の水素の完全燃焼によって液体の水が生成したときの熱量に対して、(2)で求めた電気エネルギーは何%か求めよ。ただし、水素の燃焼熱を286kJ/molとする。
解答解説はこのページ下
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◆解答解説
(1)より、電子が4mol流れたので、水素は2mol使われたことになります。
水素の燃焼熱は286kJだから、2molの水素が完全燃焼したならば、その2倍つまり572kJの熱量が発生することになります。
(2)より、この燃料電池から供給された電気エネルギーは3.86×10^2kJ=386kJであることがわかっています。
ならば、これが何%か求めればOKですね!
(386/572)×100=67.5%
この問題文の問いでは「何%か?」という問い方をしていますが、つまりこれが変換効率です。
(1)に戻る→電子の物質量
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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2023年11月07日
高校化学「電池と電気分解」燃料電池の電気量や効率A
高校化学「電池と電気分解」燃料電池の電気量や効率A
◆問題
水素の燃焼反応を利用したいわゆる燃料電池を1.93×105秒間稼働させたところ、液体の水が36.0g生成した。電極間を流れた電圧は1.00V,ファラデー定数を9.65×104として、次の問いに答えよ。
(1) 回路を流れた電子の物質量を求めよ。
(2) 平均電流[A]と燃料電池から供給された電気エネルギー[kJ]を求めよ。
解答解説はこのページ下
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◆解答解説
電子の物質量から電気量がわかり、電気量と時間から電流がわかる。という流れです。
(1)より電子は4mol流れたことがわかっています。
1molの電子が流れると、9.65×104Cの電気量になるので、
4×9.65×104=38.6×104=3.86×105[C]
これだけの電気量を、1.93×105秒で流したので、1秒あたり
(3.86×105)÷(1.93×105)=2.00
1秒あたりの電気量が電流なので、求める平均電流は2.00A
燃料電池から供給される電気エネルギーは、「電流×電圧×時間」で求められるので、
2×1×1.93×105=3.86×105J=3.86×102kJ
となります。
次の問題→変換効率
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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◆問題
水素の燃焼反応を利用したいわゆる燃料電池を1.93×105秒間稼働させたところ、液体の水が36.0g生成した。電極間を流れた電圧は1.00V,ファラデー定数を9.65×104として、次の問いに答えよ。
(1) 回路を流れた電子の物質量を求めよ。
(2) 平均電流[A]と燃料電池から供給された電気エネルギー[kJ]を求めよ。
解答解説はこのページ下
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従来のセンター試験や試行テストの内容を踏まえて、理系文系全科目の指導が可能です。
マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
◆解答解説
電子の物質量から電気量がわかり、電気量と時間から電流がわかる。という流れです。
(1)より電子は4mol流れたことがわかっています。
1molの電子が流れると、9.65×104Cの電気量になるので、
4×9.65×104=38.6×104=3.86×105[C]
これだけの電気量を、1.93×105秒で流したので、1秒あたり
(3.86×105)÷(1.93×105)=2.00
1秒あたりの電気量が電流なので、求める平均電流は2.00A
燃料電池から供給される電気エネルギーは、「電流×電圧×時間」で求められるので、
2×1×1.93×105=3.86×105J=3.86×102kJ
となります。
次の問題→変換効率
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ
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20年以上の実績。全学年、英・数・理をはじめ全教科対応
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2023年11月06日
高校化学「電池と電気分解」燃料電池の電気量や効率@
高校化学「電池と電気分解」燃料電池の電気量や効率@
◆問題
水素の燃焼反応を利用したいわゆる燃料電池を1.93×105秒間稼働させたところ、液体の水が36.0g生成した。電極間を流れた電圧は1.00V,ファラデー定数を9.65×104として、次の問いに答えよ。
(1) 回路を流れた電子の物質量を求めよ。
解答解説はこのページ下
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◆解答解説
燃料電池の正極・負極それぞれでの反応式は、
正極:O2+4H++4e-→2H2O
負極:H2→2H++2e-
このようになります。
ということは、電子が2mol流れると、水が1mol生成されます。
今回の問題では、水が36g生成されました。
H2O=18だから、36g=2molです。
ならば、流れた電子は4molですね。
解答は、有効数字を3桁として、4.00molとなります。
次の問題→平均電流とエネルギー
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ
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◆問題
水素の燃焼反応を利用したいわゆる燃料電池を1.93×105秒間稼働させたところ、液体の水が36.0g生成した。電極間を流れた電圧は1.00V,ファラデー定数を9.65×104として、次の問いに答えよ。
(1) 回路を流れた電子の物質量を求めよ。
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◆解答解説
燃料電池の正極・負極それぞれでの反応式は、
正極:O2+4H++4e-→2H2O
負極:H2→2H++2e-
このようになります。
ということは、電子が2mol流れると、水が1mol生成されます。
今回の問題では、水が36g生成されました。
H2O=18だから、36g=2molです。
ならば、流れた電子は4molですね。
解答は、有効数字を3桁として、4.00molとなります。
次の問題→平均電流とエネルギー
◆関連問題
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2023年10月25日
高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池の電気量等B
高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池の電気量等B
◆問題
鉛蓄電池を一定時間充電したところ、負極の質量が充電前より7.20gだけ減少したという。次の問いに答えよ。
ただし、O=16,S=32,Pb=207、ファラデー定数を9.65×104C/mol、有効数字を3桁とする。
(1) 充電中に負極、正極で起こる変化を、電子e-を用いた反応式でそれぞれ表せ。
(2) 充電後の正極の質量は50.0gだった。充電前の正極の質量と、充電する際に流れた電気量を求めよ。
(3) 充電後の希硫酸の質量パーセントは29.0%、質量は495gだったという。充電前の希硫酸の濃度は何%だったと考えられるか?
(3)の解答解説はこのページ下
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◆解答解説
まずは充電後の希硫酸の質量を求めてみましょう!
495gの29%が硫酸なので、495×29/100=143.5g
ということは、H2Oは495−143.5=351.5gであることがわかります。
充電するときの負極・正極の式を確認すると、
負極:PbSO4+2e-→Pb+SO42-
正極:PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e-
これらを組み合わせると、
2PbSO4+2H2O→Pb+PbO2+2H2SO4
このようになります。
2e-が流れたときに、2H2SO4ができるので、流れた電子の物質量とできたH2SO4の物質量は同じであることがわかります。
また、H2Oの係数も2で同じだから、充電で消費されるH2Oも同じ物質量です。
(2)で求めたように、流れた電子の物質量は、0.150molだから、充電によって生成されたH2SO4と消費されたH2Oも0.150molです。
というわけで、それぞれの質量を求めて、希硫酸の質量から足し引きして、濃度の計算をすればOK!ですね!
H2SO4・・・0.15×98=14.7g
H2O・・・0.15×18=2.70g
充電した結果、これだけの増減があったので、つまり充電前は、
H2SO4・・・143.5−14.7=128.8g
H2O・・・351.5+2.70g=354.2g
これだけの質量があったことになります。
あとは質量パーセント濃度を計算します。
100×128.8/(354.2+128.8)=1288/483=26.66…
有効数字は3桁なので、求める濃度は26.7%
(1)に戻る→充電中の反応式
◆関連問題
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◆問題
鉛蓄電池を一定時間充電したところ、負極の質量が充電前より7.20gだけ減少したという。次の問いに答えよ。
ただし、O=16,S=32,Pb=207、ファラデー定数を9.65×104C/mol、有効数字を3桁とする。
(1) 充電中に負極、正極で起こる変化を、電子e-を用いた反応式でそれぞれ表せ。
(2) 充電後の正極の質量は50.0gだった。充電前の正極の質量と、充電する際に流れた電気量を求めよ。
(3) 充電後の希硫酸の質量パーセントは29.0%、質量は495gだったという。充電前の希硫酸の濃度は何%だったと考えられるか?
(3)の解答解説はこのページ下
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◆解答解説
まずは充電後の希硫酸の質量を求めてみましょう!
495gの29%が硫酸なので、495×29/100=143.5g
ということは、H2Oは495−143.5=351.5gであることがわかります。
充電するときの負極・正極の式を確認すると、
負極:PbSO4+2e-→Pb+SO42-
正極:PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e-
これらを組み合わせると、
2PbSO4+2H2O→Pb+PbO2+2H2SO4
このようになります。
2e-が流れたときに、2H2SO4ができるので、流れた電子の物質量とできたH2SO4の物質量は同じであることがわかります。
また、H2Oの係数も2で同じだから、充電で消費されるH2Oも同じ物質量です。
(2)で求めたように、流れた電子の物質量は、0.150molだから、充電によって生成されたH2SO4と消費されたH2Oも0.150molです。
というわけで、それぞれの質量を求めて、希硫酸の質量から足し引きして、濃度の計算をすればOK!ですね!
H2SO4・・・0.15×98=14.7g
H2O・・・0.15×18=2.70g
充電した結果、これだけの増減があったので、つまり充電前は、
H2SO4・・・143.5−14.7=128.8g
H2O・・・351.5+2.70g=354.2g
これだけの質量があったことになります。
あとは質量パーセント濃度を計算します。
100×128.8/(354.2+128.8)=1288/483=26.66…
有効数字は3桁なので、求める濃度は26.7%
(1)に戻る→充電中の反応式
◆関連問題
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2023年10月24日
高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池の電気量等A
高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池の電気量等A
◆問題
鉛蓄電池を一定時間充電したところ、負極の質量が充電前より7.20gだけ減少したという。次の問いに答えよ。
ただし、O=16,S=32,Pb=207、ファラデー定数を9.65×104C/mol、有効数字を3桁とする。
(1) 充電中に負極、正極で起こる変化を、電子e-を用いた反応式でそれぞれ表せ。
(2) 充電後の正極の質量は50.0gだった。充電前の正極の質量と、充電する際に流れた電気量を求めよ。
(2)の解答解説はこのページ下
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従来のセンター試験や試行テストの内容を踏まえて、理系文系全科目の指導が可能です。
マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
(1)でも考えたように、鉛蓄電池を充電するとき、それぞれの電極では次のような反応が起こります。
負極:PbSO4+2e-→Pb+SO42-
正極:PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e-
この反応が起こった結果、「負極の質量が7.20g減少した」というわけです。
負極はPbSO4がPbに変わったので、SO4の分だけ質量が減ったことになります。
SO4=32+16×4=96だから、7.20gは7.20/96=0.075mol
つまり、0.075molのPbSO4がPbに変わった。といえます。
ここでe-の係数を確認すると、2だから、この2倍つまり0.15molの電子が流れたことになります。
よって、流れた電気量は0.15×9.65×104=1.447×104Cとなります。
正極では、充電するとPbSO4がPbO2に変わると考えられます。
S=32,O=16で、変化した分の原子量の合計は32+16×2=64で、0.075molの反応が起こるので、
64×0.075=4.8g
これだけの質量が減少したとわかります。
減少した結果、50gになったので、もともとは54.8gですね。
有効数字は3桁という指示なので、必要に応じて3桁で表すと、
正極の質量:54.8g
電気量:1.45×104C
次の問題→希硫酸の濃度
◆関連問題
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◆問題
鉛蓄電池を一定時間充電したところ、負極の質量が充電前より7.20gだけ減少したという。次の問いに答えよ。
ただし、O=16,S=32,Pb=207、ファラデー定数を9.65×104C/mol、有効数字を3桁とする。
(1) 充電中に負極、正極で起こる変化を、電子e-を用いた反応式でそれぞれ表せ。
(2) 充電後の正極の質量は50.0gだった。充電前の正極の質量と、充電する際に流れた電気量を求めよ。
(2)の解答解説はこのページ下
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(1)でも考えたように、鉛蓄電池を充電するとき、それぞれの電極では次のような反応が起こります。
負極:PbSO4+2e-→Pb+SO42-
正極:PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e-
この反応が起こった結果、「負極の質量が7.20g減少した」というわけです。
負極はPbSO4がPbに変わったので、SO4の分だけ質量が減ったことになります。
SO4=32+16×4=96だから、7.20gは7.20/96=0.075mol
つまり、0.075molのPbSO4がPbに変わった。といえます。
ここでe-の係数を確認すると、2だから、この2倍つまり0.15molの電子が流れたことになります。
よって、流れた電気量は0.15×9.65×104=1.447×104Cとなります。
正極では、充電するとPbSO4がPbO2に変わると考えられます。
S=32,O=16で、変化した分の原子量の合計は32+16×2=64で、0.075molの反応が起こるので、
64×0.075=4.8g
これだけの質量が減少したとわかります。
減少した結果、50gになったので、もともとは54.8gですね。
有効数字は3桁という指示なので、必要に応じて3桁で表すと、
正極の質量:54.8g
電気量:1.45×104C
次の問題→希硫酸の濃度
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2023年10月23日
高校化学「電池と電気分解」鉛蓄電池の電気量等@
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◆問題
鉛蓄電池を一定時間充電したところ、負極の質量が充電前より7.20gだけ減少したという。次の問いに答えよ。
ただし、O=16,S=32,Pb=207、ファラデー定数を9.65×104C/mol、有効数字を3桁とする。
(1) 充電中に負極、正極で起こる変化を、電子e-を用いた反応式でそれぞれ表せ。
解答解説はこのページ下
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
鉛蓄電池は、電解液は硫酸H2SO4で、負極がPb,正極がPbO2です。
放電するときの反応式は、
負極:Pb+SO42-→PbSO4+2e-
正極:PbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O
このようになります。
「どちらも反応が進むとPbSO4が出てくること」「e-は負極から正極に移動すること」を意識して覚えると良いと思います。
そして充電するときは、この逆反応が起こります。つまり、
負極:PbSO4+2e-→Pb+SO42-
正極:PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e-
これが充電のときの反応式です。
次の問題→充電する際に流れた電気量など
◆関連問題
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◆問題
鉛蓄電池を一定時間充電したところ、負極の質量が充電前より7.20gだけ減少したという。次の問いに答えよ。
ただし、O=16,S=32,Pb=207、ファラデー定数を9.65×104C/mol、有効数字を3桁とする。
(1) 充電中に負極、正極で起こる変化を、電子e-を用いた反応式でそれぞれ表せ。
解答解説はこのページ下
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
鉛蓄電池は、電解液は硫酸H2SO4で、負極がPb,正極がPbO2です。
放電するときの反応式は、
負極:Pb+SO42-→PbSO4+2e-
正極:PbO2+4H++SO42-+2e-→PbSO4+2H2O
このようになります。
「どちらも反応が進むとPbSO4が出てくること」「e-は負極から正極に移動すること」を意識して覚えると良いと思います。
そして充電するときは、この逆反応が起こります。つまり、
負極:PbSO4+2e-→Pb+SO42-
正極:PbSO4+2H2O→PbO2+4H++SO42-+2e-
これが充電のときの反応式です。
次の問題→充電する際に流れた電気量など
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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2023年10月18日
高校化学「電池と電気分解」ダニエル電池の反応等B
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◆問題
ダニエル電池に豆電球を1つつないだ単純な回路を作った。これについて次の問いに答えよ。
(1) 豆電球が点灯しているとき、負極と正極でおこる変化を、それぞれe-を用いた反応式で示せ。
(2) 電流の向きは、「亜鉛板→銅板」と「銅板→亜鉛板」のどちらか?
(3) 素焼き板を通って、銅板側から亜鉛板側へ移動する粒子は何か?
(4) 異なる濃度の硫酸亜鉛水溶液と硫酸銅(U)水溶液を用意した。電解液としてこれらを用いた場合、最も長く電流が流れると考えられるものの組合せを答えよ。ただし、それぞれの数字はモル濃度とする。
(硫酸亜鉛水溶液,硫酸銅(U)水溶液)
@(0.5,0.5)
A(0.5,2)
B(1,1)
C(2,0.5)
(4)の解答はこのページ下に掲載します。
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ダニエル電池は、ボルタ電池を改良したもので、極板はボルタ電池と同じく亜鉛板と銅板です。
素焼き板などで真ん中が仕切られた容器に、亜鉛板の側には硫酸亜鉛水溶液を、銅板側には硫酸銅水溶液をそれぞれ入れたものです。
(3)まででも考えたように、電流が流れると、亜鉛板が溶けて硫酸亜鉛水溶液中のZn2+イオンが増加します。
そして、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンが銅板で電子を受け取ってCuになるので、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンは減少します。
ということは、電流が長く流れるためには、亜鉛イオンが少なく、銅イオンが多い方が都合が良いことなります。
つまり、硫酸亜鉛水溶液は薄く、硫酸銅水溶液は濃い方がよいですね。
この条件に当てはまるのは、A(0.5,2)となります。
(1)に戻る
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ
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◆問題
ダニエル電池に豆電球を1つつないだ単純な回路を作った。これについて次の問いに答えよ。
(1) 豆電球が点灯しているとき、負極と正極でおこる変化を、それぞれe-を用いた反応式で示せ。
(2) 電流の向きは、「亜鉛板→銅板」と「銅板→亜鉛板」のどちらか?
(3) 素焼き板を通って、銅板側から亜鉛板側へ移動する粒子は何か?
(4) 異なる濃度の硫酸亜鉛水溶液と硫酸銅(U)水溶液を用意した。電解液としてこれらを用いた場合、最も長く電流が流れると考えられるものの組合せを答えよ。ただし、それぞれの数字はモル濃度とする。
(硫酸亜鉛水溶液,硫酸銅(U)水溶液)
@(0.5,0.5)
A(0.5,2)
B(1,1)
C(2,0.5)
(4)の解答はこのページ下に掲載します。
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AE個別学習室(えまじゅく)水戸教室では、学校の授業の補習、定期テスト対策だけでなく、「大学入試共通テスト」の対策授業を行っています。
従来のセンター試験や試行テストの内容を踏まえて、理系文系全科目の指導が可能です。
マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
ダニエル電池は、ボルタ電池を改良したもので、極板はボルタ電池と同じく亜鉛板と銅板です。
素焼き板などで真ん中が仕切られた容器に、亜鉛板の側には硫酸亜鉛水溶液を、銅板側には硫酸銅水溶液をそれぞれ入れたものです。
(3)まででも考えたように、電流が流れると、亜鉛板が溶けて硫酸亜鉛水溶液中のZn2+イオンが増加します。
そして、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンが銅板で電子を受け取ってCuになるので、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンは減少します。
ということは、電流が長く流れるためには、亜鉛イオンが少なく、銅イオンが多い方が都合が良いことなります。
つまり、硫酸亜鉛水溶液は薄く、硫酸銅水溶液は濃い方がよいですね。
この条件に当てはまるのは、A(0.5,2)となります。
(1)に戻る
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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2023年10月17日
高校化学「電池と電気分解」ダニエル電池の反応等A
高校化学「電池と電気分解」ダニエル電池の反応等A
◆問題
ダニエル電池に豆電球を1つつないだ単純な回路を作った。これについて次の問いに答えよ。
(1) 豆電球が点灯しているとき、負極と正極でおこる変化を、それぞれe-を用いた反応式で示せ。
(2) 電流の向きは、「亜鉛板→銅板」と「銅板→亜鉛板」のどちらか?
(3) 素焼き板を通って、銅板側から亜鉛板側へ移動する粒子は何か?
(2), (3)の解答はこのページ下に掲載します。
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マンツーマンの授業なので「ゼロからのスタートの人は中学の復習から」「基本ができている人は応用問題の解き方中心に」など、ひとりひとりの状況に合わせて授業を行います。
適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
ダニエル電池は、ボルタ電池を改良したもので、極板はボルタ電池と同じく亜鉛板と銅板です。
素焼き板などで真ん中が仕切られた容器に、亜鉛板の側には硫酸亜鉛水溶液を、銅板側には硫酸銅水溶液をそれぞれ入れたものです。
(2) 電流の向きは、「亜鉛板→銅板」と「銅板→亜鉛板」のどちらか?
電子は「負極→正極」の向きに移動し、電流はその逆で「正極→負極」の向きに流れます。
負極は亜鉛板、正極は銅板なので、電流の向きは「銅板→亜鉛板」となります。
(3) 素焼き板を通って、銅板側から亜鉛板側へ移動する粒子は何か?
電流が流れると、亜鉛板が溶けて硫酸亜鉛水溶液中のZn2+イオンが増加します。
そして、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンが銅板で電子を受け取ってCuになるので、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンは減少します。
つまり、亜鉛板側では陽イオンが増加し、銅板側では陽イオンが減少するので、素焼き板の左右でイオンの不均衡が起こります。
この不均衡を解消するように素焼き板を通って一部の粒子が移動する。というわけです。
不均衡を解消するには、亜鉛板側に陰イオンを増やし、銅板側には陰イオンを減らすと良いですね。
これらの水溶液中の主な陰イオンは、SO42-で、これが素焼き板を通って銅板側から亜鉛板側へ移動する。と考えることができます。
次の問題→長く電流が流れる条件
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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◆問題
ダニエル電池に豆電球を1つつないだ単純な回路を作った。これについて次の問いに答えよ。
(1) 豆電球が点灯しているとき、負極と正極でおこる変化を、それぞれe-を用いた反応式で示せ。
(2) 電流の向きは、「亜鉛板→銅板」と「銅板→亜鉛板」のどちらか?
(3) 素焼き板を通って、銅板側から亜鉛板側へ移動する粒子は何か?
(2), (3)の解答はこのページ下に掲載します。
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素焼き板などで真ん中が仕切られた容器に、亜鉛板の側には硫酸亜鉛水溶液を、銅板側には硫酸銅水溶液をそれぞれ入れたものです。
(2) 電流の向きは、「亜鉛板→銅板」と「銅板→亜鉛板」のどちらか?
電子は「負極→正極」の向きに移動し、電流はその逆で「正極→負極」の向きに流れます。
負極は亜鉛板、正極は銅板なので、電流の向きは「銅板→亜鉛板」となります。
(3) 素焼き板を通って、銅板側から亜鉛板側へ移動する粒子は何か?
電流が流れると、亜鉛板が溶けて硫酸亜鉛水溶液中のZn2+イオンが増加します。
そして、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンが銅板で電子を受け取ってCuになるので、硫酸銅水溶液中のCu2+イオンは減少します。
つまり、亜鉛板側では陽イオンが増加し、銅板側では陽イオンが減少するので、素焼き板の左右でイオンの不均衡が起こります。
この不均衡を解消するように素焼き板を通って一部の粒子が移動する。というわけです。
不均衡を解消するには、亜鉛板側に陰イオンを増やし、銅板側には陰イオンを減らすと良いですね。
これらの水溶液中の主な陰イオンは、SO42-で、これが素焼き板を通って銅板側から亜鉛板側へ移動する。と考えることができます。
次の問題→長く電流が流れる条件
◆関連問題
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2023年10月16日
高校化学「電池と電気分解」ダニエル電池の反応等@
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◆問題
ダニエル電池に豆電球を1つつないだ単純な回路を作った。これについて次の問いに答えよ。
(1) 豆電球が点灯しているとき、負極と正極でおこる変化を、それぞれe-を用いた反応式で示せ。
解答はこのページ下に掲載します。
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適切な時期に適切な対策をすれば、どんな目標でも達成可能です。志望校を諦める前に、まずは一度ご相談ください。
ダニエル電池は、ボルタ電池を改良したもので、極板はボルタ電池と同じく亜鉛板と銅板です。
素焼き板などで真ん中が仕切られた容器に、亜鉛板の側には硫酸亜鉛水溶液を、銅板側には硫酸銅水溶液をそれぞれ入れます。
そうすることで、負極となる亜鉛板側では亜鉛板が溶け、正極となる銅板側では銅イオンが銅となり付着する反応が起こります。
というわけで、
負極・・・Zn→Zn2++2e-
正極・・・Cu2++2e-→Cu
このような反応がおこります。
次の問題→電流の向き、素焼き板を通る粒子
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
電池・電気分解まとめ
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◆問題
ダニエル電池に豆電球を1つつないだ単純な回路を作った。これについて次の問いに答えよ。
(1) 豆電球が点灯しているとき、負極と正極でおこる変化を、それぞれe-を用いた反応式で示せ。
解答はこのページ下に掲載します。
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ダニエル電池は、ボルタ電池を改良したもので、極板はボルタ電池と同じく亜鉛板と銅板です。
素焼き板などで真ん中が仕切られた容器に、亜鉛板の側には硫酸亜鉛水溶液を、銅板側には硫酸銅水溶液をそれぞれ入れます。
そうすることで、負極となる亜鉛板側では亜鉛板が溶け、正極となる銅板側では銅イオンが銅となり付着する反応が起こります。
というわけで、
負極・・・Zn→Zn2++2e-
正極・・・Cu2++2e-→Cu
このような反応がおこります。
次の問題→電流の向き、素焼き板を通る粒子
◆関連問題
用語と基本的な構造→ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池、マンガン電池、燃料電池
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こんなヤツです

年齢:41
職業:プロ家庭教師、AE個別学習室(えまじゅく)代表、翻訳者
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