Question

ぷっちょ

ダニエル電池（4）の問題で
硫酸銅水溶液の濃度をあげれば長く続くことはわかったのですが、硫酸亜鉛水溶液の濃度を薄くしないといけないのがわかりません
単純に硫酸銅水溶液の濃度を硫酸亜鉛水溶液よりも濃度を濃くする、あるいは硫酸亜鉛水溶液を硫酸銅水溶液よりも濃度を薄くするという相対的な感じなのか、
硫酸銅水溶液の濃度をあげると同時に硫酸亜鉛水溶液の濃度も下げないといけないのかという感じです。
語彙力がなくて申し訳ないのですが教えていただきたいです。

素焼き板
ウ
銅板
H
硫酸銅(I
水溶液
思考
286. ダニエル電池次の各問いに答えよ。
(1)放電時に負極および正極でおこる変化を,それぞれ電子
eを用いた反応式で表せ。
(2) 電流の向きは,図中のア, イのどちらか。
(3) 素焼き板を通って, ウの向きおよびエの向きに移動する
イオンはそれぞれどれか。
① Zn2+
2 Cu2+
3) SO2-
亜鉛板
硫酸亜鉛
(4) 硫酸亜鉛水溶液および硫酸銅(II) 水溶液の濃度を変えて 水溶液
つくった電池A~Dのうち、最も長く電流が流れるものはどれか。
水溶液
A
B
C
D
硫酸亜鉛水溶液
[mol/L]
0.5
0.5
1
2
硫酸銅(II) 水溶液 [mol/L]
0.5
2
1
0.5

286.
解答
(1)負極:Zn → Zn2+ +2e 正極: Cu2+ +2e→Cu
(3) ウ: ① エ:3
(2)(3):① エ: ③ (4) B
解説
(1) (2) イオン化傾向はZn> Cu なので, Zn が陽イオンとな
って電子を生じる。
Zn→ Zn2+ +2e-
亜鉛板上に生じた電子は, 導線を伝わって銅板に移動する。 硫酸銅(II)
水溶液中の Cu2+がこの電子を受け取り, Cuとして析出する。
Cu2+ +2e→ Cu
この変化で電子は亜鉛板から銅板に流れるので, 亜鉛板が負極, 銅板が
正極となる。この電池はダニエル電池とよばれ,次のように表される。
(-) Zn|ZnSO4aq®|CuSO4aqCu (+)
(3) 硫酸亜鉛水溶液側では陽イオン (Zn²+)が増加し, 硫酸銅(II) 水溶
液側では陽イオン (Cu2+)が減少する。 このとき, 亜鉛イオン Zn2+が硫
酸銅(II) 水溶液側に, 硫酸イオンSOが硫酸亜鉛水溶液側に素焼き板
を通って移動するため, 電気的な中性が保たれる。
(4)
この電池の各極での反応は次のようになる。
負極: Zn → Zn²+ + 2e¯
正極 : Cu2+ +2e → Cu
したがって、この電池は,負極の亜鉛板がすべてZn2+ となって溶解す
るか, Cu2+がすべて Cuとなって析出するまで電気が流れ続ける。 し
たがって,硫酸亜鉛水溶液の濃度ではなく,硫酸銅(II)水溶液の濃度に
着目し,硫酸銅(II) 水溶液の濃度が最も大きいBを選べばよい。

理論化学 ダニエル電池

Answer 1

✨ Best Answer ✨

🍇こつぶ🐡

超簡単に。

電池は、負極の電極が溶け、電子を出すことから始まる。
だから、亜鉛板が溶けれないとダメ。したがって、硫酸亜鉛がたくさん最初からあると、亜鉛電極が溶けれない。だから、硫酸亜鉛を薄くし、亜鉛イオンが溶ける場所を確保する必要がある。

逆に、銅イオンが電子を受け取り正極に析出するため、溶液の銅イオンが減るため、硫酸銅の方は濃くして、長く銅が析出できるようにする🙇

ぷっちょ

回答ありがとうございます
なるほど、元々の濃度が濃いと、亜鉛イオンが増えていって、水溶液がイオンで飽和してしまったら反応が止まってしまうからということで合ってますか？あと少し考えたのですが、片方の反応が止まったらもう片方も反応が止まるから濃度をそれぞれ濃く、薄くさせないと意味がないってことですか？

🍇こつぶ🐡

水溶液がイオンで飽和してしまったら反応が止まってしまうからということで合ってますか？
＞あってます

片方の反応が止まったらもう片方も反応が止まるから濃度をそれぞれ濃く、薄くさせないと意味がないってことですか？
＞yes
片方が止まればもう片方も当然止まります。

というか、亜鉛イオンがまず溶けれないと電子が流れない。それを受け取る銅イオンが必要。

片方だけ多くても電力は長持ちしないから🙇

ぷっちょ

よく理解できました！
色々考えられてなかったとわかりました
最後までお付き合いありがとうございました