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Science Junior High

問6の解き方を教えて欲しいです 答えは0.5gです

8/11 4 水溶液に関する実験Ⅰ. 実験Ⅱを行った。 下の〔問1] ~ 〔6〕 に答えなさい。 実験Ⅰ 「水溶液を特定する実験」 (1) うすいアンモニア水. うすい塩酸, 塩化ナトリウム水溶 液, 砂糖水のいずれかの水溶液が入ったビーカーが1つず つあり,それぞれにA, B, C,Dのラベルを貼った。 こまごめ ピペット (ii) 図1のように、Aの水溶液を、こまごめピペットを使っ て,スライドガラスに1滴のせて, 試験管に少量入れた。 スライドガラスにのせた水溶液はドライヤーで乾燥させ、 試験管の水溶液にはフェノールフタレイン溶液を数滴加 えて、それぞれのようすを観察した。 A 試験管 スライドガラス (iii) B,C,D の水溶液についても,それぞれ (ii)と同じ 操作を行った。 図1 実験のようす (iv) ( )の結果を表1にまとめた。 表1 実験結果 Aの水溶液 Bの水溶液 Cの水溶液 水溶液を乾燥させた後のようす フェノールフタレイン溶液による変化 何も残ら なかった。 変化しな かった。 白い物体 が残った。 変化しな かった。 白い物体 が残った。 変化しな かった。 Dの水溶液 何も残ら なかった。 赤色に変 化した。 実験Ⅱ 「水溶液を混合し、 性質を調べる実験」 (i) うすい水酸化バリウム水溶液を20cm入れたビーカー を用意し,緑色のBTB溶液を数滴加え, ビーカー内 の水溶液を観察した。 (ii) 図2のような実験装置を使って、 ビーカー内の水溶 液に電流が流れるかを調べた。 (iii) 図3のように, () のビーカーにうすい硫酸を2cm² 加え, ガラス棒を使ってよくかき混ぜ, ビーカー内の 水溶液を観察した。 また、 電流が流れるかを調べた 電源装置 電流計 レビーカー -電極 豆電球 うすい水酸化バリウム 水溶液 20cm 3 図2 実験装置 (iv) () の操作を加えたうすい硫酸が合計20cmにな るまで繰り返した。 実験結果を表2にまとめた。 ガラス棒- こまごめ ピペット (v) うすい硫酸を加える過程において、 白い沈殿物が生 じたので, (iv) でうすい硫酸を20cm²加えたときの ビーカーの中身をろ過した。 うすい水酸化 バリウム水溶液、 20cm3 うすい 硫酸 ビーカー 図3 水溶液を混ぜるようす 表2 実験結果 加えたうすい硫酸の体積 [cm] ピーカー内の水溶液の色 電流のようす ○ ○ ○ 02 4 6 8 10 12 14 16 18 20 青 青 青 青 青 青 青 青 緑 ○ 黄 × 電流のようすは, 電流が流れたときを○, 流れなかったときを×で表している。 7

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Chemistry Senior High

(4)では水の分質量は増加しないのですか?

平 117. 電池と電気分解 解答 (1)電極A:PbO2+4H++ SO-+2e__ PbSO4+2H2O → 電極D:2C1 → Cl2+2e- (2) 増加する, +0.48g (3) 9.7×10秒 (4) 減少する, -0.80g 解説 (1) 電極AとBは鉛蓄電池の正極または負極であり, 電極C とDは,塩化銅(II) CuCl2 水溶液の電解槽の陽極または陰極である。 電極Cに銅が析出したので、 電極Cでは次の変化がおこっている。 → Cu 電極C : Cu2+ したがって、電極Cは陰極であることがわかり 電極Dは陽極である。 電池の正極が接続された電極が陽極, 負極が接続された電極が陰極なの で,電極Aが鉛蓄電池の正極, 電極 Bが負極となる。 Am 電極A~Dの各変化は,次のように表される。 A: 正極 PbO2+4H++SO2e PbSO4+2H2O ●①,②式で生 B:負極 Pb+ SO- PbSO4+2e- C: 陰極 Cu2+ +2e- → Cu ③ D : 陽極 2CI→ Cl2+2e- ...④ PbSO4 はそのまま に付着するため、 質量はいずれも増加す (2) 電極Cに銅 Cu(モル質量 64g/mol) が 0.32g析出したので,この とき電解槽に流れた電子の物質量 [mol] は, ③式から,次のようになる。 0.32 g 64 g/mol ×2=0.010mol ②式から,鉛蓄電池の放電によって, 電極 B の Pb が PbSO4 に変化する ため, 2molの電子が流れると,その質量は SO4 (モル質量 96g/mol)の 1mol に相当する96g 増加する。 したがって, 0.010molの電子が流れた とき,電極Bの質量の増加分は,次のように求められる。 NHO E 96g 愛の2mol -×0.010mol=0.48g (3) 電気分解で流れた電子は 0.010mol なので,その電気量は,ファラ デー定数から, 9.65×104C/mol×0.010mol=9.65×102C である。流れ た電流が 0.10A なので, 電気分解を行った時間を [[s] とすると, t=9.65×10s 9.65×102C=0.10Axt[s] (4) 鉛蓄電池の放電の前後で, 電極 A,Bの質量変化から,溶液の質量 変化を考える (2) から, 放電の前後で電極 Bの質量は0.48g増加する。 また, ①式から,放電によって, 電極AのPbO2 が PbSO4 に変化するた め, 2molの電子が流れると,その質量はSO2 (モル質量 64g/mol) の 1mol に相当する64g 増加する。 したがって, 0.010mol の電子が流れた とき,電極Aの質量の増加分は,次のように求められる。 JmS.11 In00ASS 101x00) xA01.0 ②極板の質量増加分 液の質量減少分に相当 る。 64g_ ×0.010mol=0.32g 2 mol 放電後の鉛蓄電池の両極の質量増加分は 0.48g+0.32g = 0.80g となる ので,希硫酸の質量変化は0.80gの減少となる。 00-

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Physics Senior High

(2)でなぜBが高電位になるのか分かりません 回転すると右向きの磁束が増えるからそれを妨げるために、AからBの向きに電流が流れるのでAが高電位になるんじゃないんですか?

f B セント 135 〈交流の発生> 113 (2) 辺abは磁場を横切る体なので、 誘導起電力の式 「V=Blo」 を用いる。 (3)(pq間に発生する誘導起電力) (コイルの各辺に生じる誘導起電力の和) 標準問題 (5) コイルに生じる誘導起電力の大きさは、ファラデーの電磁誘導の法則 「V=-N4 at」を用いる。 A 135.〈交流の発生> 図1のような辺の長さが1の正方形 abedからなる1回 巻きのコイルを,磁束密度Bの均一な磁場の中に置き、 磁 力線に垂直な軸のまわりに,一定の角速度で図の矢印の 向きに回す。 コイルの両端はそれぞれリング状の電極p と qを通して,常に抵抗Rとつながっている。 このとき、コ イルは回転するが, リング状の電極と抵抗は静止したまま である。図2(a) と (b)は回転軸にそって見たコイルと磁力線 (a) = 0 である。図2のように,コイルの面と磁場の角度は,時 N S P 9 R- 図 1 B (b) t=to N S N S 刻 t=0 のとき 0=0, 時刻t=to のとき 0<B<1であ R cd ab 8 図2 った。次の問いに答えよ。 [A]各辺に生じる誘導起電力を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。答 えには1,B,w, tのうちから必要なものを用いよ。 〇 (1) 辺 ab 部分の速さを表せ。 (2)時刻における辺 ab 部分に生じる誘導起電力の大きさを表せ。 (3) 時刻 t における各辺に生じる誘導起電力を足し合わせることで, pq間に発生する誘導 起電力 Vの大きさを表せ。 〔B〕 ファラデーの電磁誘導の法則を考えることで, pq 間に発生する誘導起電力を考える。 答えには l, B, w, tのうちから必要なものを用いよ。 (4) 時刻 t におけるコイルを貫く磁束を表せ。 (5) 時刻 t におけるコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさを表せ。 ただし、必要であれば, 次式を利用してよい。 Asin wt =wcoswt, 4t ⊿coswt =-wsin wt At [C] 抵抗に流れる電流I と消費電力Pを考える。 p から抵抗を通って q に流れる電流の向 きを正とする。 記 (6) 時刻 t = to における辺 ab に流れる電流Iの向きを図1に矢印で示せ。 また電流Iに よってコイルが磁場からどのような向きの力を受けるか説明せよ。 (7) 消費電力の最大値 Pmax を1, B, w, R のうちから必要なものを用いて表せ。 また, P と wtの関係を 0≦wt2 の範囲でグラフに図示せよ。 [23 徳島大〕 (8)電流が磁場から受ける力 「FIBL」の向きは、フレミングの左手の法則より判断する。 2 (7)消費電力Pは, 「PIV=PR=」から適当な形の式を用いる。 〔A〕 (1) 辺abの速さひab は, コイルの回転半径が であるので,速さと角 2 速度の関係式 「v=rw」 より Vab 51=- (2) 時刻において,辺ab は水平から角度 wt 回転しているので 辺ab の磁 場に垂直な方向の速度成分 Vabi は図a より 上向きを正として Vabi = Dab COSWt=coswt と表される。 辺ab に生じる誘導起電力の大きさ | Vab|は, 「V=Bl」 より |Vab|=|Blvabi|=| 11=B1.12 cost=/12/Blacoswt| このとき,swt< ならば誘導起電力の向きはレンツの法則A より bが高電位となる向き ※Bである。 (3) 磁場を垂直に横切る辺は辺abと辺cdであり, これらの辺にのみ誘導起 電力が生じる。 辺cdについても 時刻に生じる誘導起電力の大きさを |Veal として求めると, 辺ab についての(1),(2)と同様になり <<-*A によっ くる磁 れた磁 B 公式カ 状 |V|=|Blucas|=|Bl-cos wt|=Bl³w|cos wt| 誘導書 Out < ならば誘導起電力の向きはレンツの法則よりdが高電位とな る向きである。 求め V=|Van|+|Vcal=12Blwlcoset|+1/2 よって Vab と Veaの誘導起電力の向きは同じ方向であるので, pq間に発 生する誘導起電力の大きさ Vは Blwcoswt|=Bl°ω\coswt| 〔B〕 (4) コイルの面積をSとする。 時刻において, コイルは水平から角 ・度回転しているので、 磁場に対して直角方向に射影したコイルの面積 Sは図bより S=S|sint|=|sinet| このとき、コイルを貫く磁束は、磁束の式 「Ø=BS」より, 0<wt<πで のコイルの向きに対してコイルを貫く磁束を正とすると =BS = Blsinat (5)(4)においてコイルに生じる誘導起電力 Vの大きさ|Vは,ファラデーの 電磁誘導の法則 「V=-N2」より 4t |V|=|-1×40 |=|_ A(BIªsinwt)|=|- BF²-- =l-Bl2wcoswtl=Blw\coswt|C Asin wt At ---

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