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Chemistry Senior High

令和2年日本医科大学後期大問1 問8の 電流が流れなくなった、つまりXとYのAg⁺の濃度差がなくなり、Cl⁻の濃度差がなるところまでは想像がつくんですけど、その先が思いつきません。 塩橋を使った問題初めてなので、その辺も含めて教えていただきたいです。

化 学 必要があれば,以下の数値を用いよ。 原子量 H: 1.00 C: 12.0 N: 14.0 0: 16.0 Na: 23.0 S: 32.0 CI: 35.5 K: 39.0 Ag: 108 気体定数 R 8.30 × 109 Pa- L/(K·mol) ファラデー定数 F 9.65 × 104 C/mol アボガドロ定数 6.00 × 1023 /mol 水のイオン積 1.0× 10-14 (mol/L)? 0℃ 273 K 対数値 log1o2= 0.30 [I] 文章を読んで問いに答えよ。 金属の単体が水溶液中で陽イオンになるなりやすさをア]という。 属の種類によって異なるので,2種類の金属が関わる反応を利用して反応の化学エネルギーを |]エネルギーに変換して取り出す装置をつくることができる。この装置を電池という。電 池から電流を取り出すことをウ」といい,電池を ウ]させると,電池の負極で活物質が | エ]される反応が起こり,正極で活物質がオされる反応が起こる。電池の両電極の間 に生じる電位差(電圧)を電池の カ]という。 図1は,硫酸鋼(II)水溶液と硫酸亜鉛水溶液にそれぞれ鋼板と亜鉛板を浸した電池であり,ダ ニエル電池とよばれる。この電池の カ]は主に2つの電極に用いられている金属亜鉛と金属 鋼のア]の大きさの違いに基づいて決まる。したがって,図1の電池の亜鉛板をニッケル。 板にかえ,硫酸亜鉛水溶液を同濃度の硫酸ニッケル(I)水溶液にかえるとカ]は キ ア]の大きさは金 く なる。 図1の電池を 圧は徐々に低下する。このことから,ダニエル電池のカ いることがわかる。図1の電池が長時間にわたって 度をはじめに高くしておくとよい。電池のウによって得られる電流は,電池全体で起こる 反応に伴う電子の移動によって生じるものなので,その反応が平衡に達することで電池から電流 が流れなくなる。 ダニエル電池では2種類の電解質溶液が素焼板などで仕切られる。図1の電池において仕切 りをなくして硫酸鋼(II)と硫酸亜鉛の混合溶液に銅板と亜鉛板を浸したとすると,ケ させると,硫酸亜鉛溶液と硫酸鋼(II)溶液の濃度がそれぞれ変化して電 が電解質溶液の濃農度にも依存して ウ]できるようにするにはクの濃 ウ 板上 ◇M3(167-38)

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Chemistry Senior High

令和2年日本医科大学後期大問1 問8の 電流が流れなくなった、つまりXとYのAg⁺の濃度差がなくなり、Cl⁻の濃度差がなるところまでは想像がつくんですけど、その先が思いつきません。 塩橋を使った問題初めてなので、その辺も含めて教えていただきたいです。

化 学 必要があれば,以下の数値を用いよ。 原子量 H: 1.00 C: 12.0 N: 14.0 0: 16.0 Na: 23.0 S: 32.0 Cl: 35.5 K: 39.0 Ag: 108 気体定数 R 8.30 × 109 Pa-L/(K·mol) ファラデー定数F 9.65 × 104 C/mol アボガドロ定数 6.00 × 1023/mol 水のイオン積 1.0× 10-14 (mol/L)? 0℃ 273 K 対数値 log1o2= 0.30 [I] 文章を読んで問いに答えよ。 金属の単体が水溶液中で陽イオンになるなりやすさを ア]という。 属の種類によって異なるので,2種類の金属が関わる反応を利用して反応の化学エネルギーを イエネルギーに変換して取り出す装置をつくることができる。この装置を電池という。電 池から電流を取り出すことをウ]といい,電池を ウ]させると,電池の負極で活物質が される反応が起こり,正極で活物質がオ]される反応が起こる。電池の両電極の間 に生じる電位差(電圧)を電池のカ]という。 図1は、硫酸鋼(II)水溶液と硫酸亜鉛水溶液にそれぞれ鋼板と亜鉛板を浸した電池であり,ダ ニエル電池とよばれる。この電池の カ]は主に2つの電極に用いられている金属亜鉛と金属 鋼のア]の大きさの違いに基づいて決まる。したがって,図1の電池の亜鉛板をニッケル。 板にかえ,硫酸亜鉛水溶液を同濃度の硫酸ニッケル(I)水溶液にかえるとカ]は キ]く なる。 ア]の大きさは金 エ 図1の電池を ウ させると,硫酸亜鉛溶液と硫酸鋼(II)溶液の濃度がそれぞれ変化して電 圧は徐々に低下する。このことから,ダニエル電池の カ]が電解質溶液の濃度にも依存して いることがわかる。図1の電池が長時間にわたって|ウ]できるようにするにはクの濃 度をはじめに高くしておくとよい。電池の 反応に伴う電子の移動によって生じるものなので,その反応が平衡に達することで電池から電流 が流れなくなる。 ダニエル電池では2種類の電解質溶液が素焼板などで仕切られる。図1の電池において仕切 りをなくして硫酸鋼(II)と硫酸亜鉛の混合溶液に銅板と亜鉛板を浸したとすると, ウ]によって得られる電流は,電池全体で起こる ケ|板上 OM3(167-38)

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Physics Senior High

(3)の問題で、解説の最後の=R+(μ'dcosθ)まではたどり着いたのですが最後dを代入してからどのようにしたら答えになるのかが分かりません。

187.仕事と運動エネルギー ●質量2.0kg の物体が, なめらかな水平面のx軸上の原点Oを速さ 3.0m/s で通過 した瞬間から, 速度の方向を含む鉛直面内で一定の角日だ F(N) F Oト 10m け上向きに力F[N] を加えた。カFの大きさは移動ととも に右のグラフのように変化する。また, cos0=0.80 とす 8.0 る。 2.0 (1) カFが物体にした仕事Wは何Jか。 (2) 物体が x=D10m の点を通過する瞬間の速さひは何m/s 10 x [m) 100 か。 こ 代 108.保存力以外の力の仕事 ● 半径尺の円 弧状のなめらかな曲面ABがある。円弧の上 端Aと円弧の中心0の高さは等しく, 円弧の最 下点Bと0を通る線は鉛直である。その右側に HT はなめらかな水平面 BC と傾角0のあらい斜面 CD がある。いま, 円弧の上端Aから質 量mの小物体を静かにはなしたら,円弧にそってすべり降り,さらに斜面 CD にそって のほり始めたが,点Cからある距離を進んだ点Xで速度がいったん0になった。その直 後に逆もどりをして, 円弧面のある高さの点Yに達したところで再び速度が0になった。 小物体と斜面との間の動摩擦係数をμ, 重力加速度の大きさをgとする。 (1)小物体が最初に円弧の最下点Bを通過するときの速さかはいくらか。 (2) CX 間の距離dはいくらか。 (3) 小物体が逆もどりをして円弧面をのぼったときの最高点Yの高さHは,点Bを基準 にしていくらか。 R A X D B メ 末 ( 大のびの (東京電機大 改] > 105 ヒント 107. カFの分力 Fcos0のみが仕事をする。(F-x 図の面積)×cos0 が, Fのした仕事となる。 108.動摩擦力は, 斜面の上り, 下りともに物体に対して負の仕事をする。

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Physics Senior High

183(3)のグラフの書き方が分かりません。 yxグラフからytグラフはかけるのですが、ytグラフからyxグラフの書き方がよく分かりません。教えてください!

の波長は何mか。 波源の振幅を2倍の0.20mにすると、 迷 きになるので、 183.波のグラフ o ((2)のときの波の波長は、それぞれいくらか。 波が進む向き 密 解答(1) 0.40s (2) 1.6m (3) 0.2 y[m]↑ 181.波の要素 因の実敵波形は、 x軸の J(m]f 0.50- 波の進む向き 正の向きに進む正弦波の, 時刻1=0sのよ うすを示したものである。実敵波形が最初 指針 媒質の変位を表 せてグラフを描く。 xim] 2.4° 解説)x軸の正の向 変位をy軸の負の向き 0 0.8 1.6 き 0 21 に破線波形のようになるのに, 1.5sかかっ 18 x(m) -0.2 186.縦波の表しコ た 解答 指針 た。次の各問に答えよ。 (1) 波の振幅、波長はそれぞれいくらか。 -0.50} () 波の速さはいくらか。 (3) 波の振動数、 周期はそれぞれいくらか。 実線波形の状態から, 3.0s後の波形を図中に示せ。 指針(1)(2) 周期は与えられたグラフ(y-tグラフ)から読み取り。 波の公式 v=fA=A/Tを用いて波長を求める。(3) yーtグラフは, 原 点(x=0)の変位が時間の経過とともに変化するようすを示している。 また,原点がy軸の負の向きに振動を始めたのは, 時刻 t=0 からである ことにも注意する。 解説)(1) グラフから読み取ると,周期 T[s]は, T=0.40s ○問題で与えら フは、波形では。 (1)(2)横波 (3) 問題図から, 微! 示の図において, yミ きの速度に対応する が0の部分は, 変位 解説)横波表示し 波における媒質の変 る。図2における石 例題2) ヒント(2) 実線波形から破線波形までの移動距離を, 図から読み取る。 182.横波の振動● 図は, x軸の正の向きに進む横波の, 時刻t=0 における波形を表している。 () 図の状態から微小時間が経過したとき, 点Oの変 位の向きはどちら向きか。 =0において, 媒質の速度が0の点,およびy軸の負の向きの速度が最大の占は それぞれ図の点0~dのどれか。 (3) 点0と同位相の点, 逆位相の点は, それぞれ図の点a~dのどれか。 周期をTとして, 点bの媒質の変位と時間との関係を示すy-tグラフを描け。 A (2) 波の公式v=ーから, =uT=4.0×0.40=1.6m ○時刻0で変立。 た媒質(x=06, 負の向きに振動し 0.10sで負の向きす の大きさが最大と。 したがって、減 発生する。 T 3 であり,原点が振動を始めて 2 0 t_0.60 (3) t=0.60s のときは,一 ニ D a b d T 0.40 C -A から3/2周期後である。したがって,波の先端は,原点からx軸の正 の向きに3/2 波長分だけ進んでいる。また,t=0のときから,原点は 負の向きに振動を始めているので,グラフは解答のようになる。 している。 (1) 図1から, 最 (2) 変位がx軸 ある。 184.yーxグラフとyーtグラフ (3) 速さが最大 図2から,波 解答(1) 20m/s (2) 1.0m 指針(1) y-rグラフから波長入, y-tグラフから周期 T を読み取 り, v=A/T の公式を用いる。(2) 図2のyーtグラフでは,時刻0の ときに変位が0であり,次の瞬間,変位が正の向きとなっている。この ような位置を図1のy-xグラフから見つける。 「解説)(1) 図1から,波長入=2.0m, 図2から,周期T=0.10sであ (4) 速さが0の C, Eである ヒント(2) 媒質の振動の速さは, 振動の両端で0, 振動の中心で最大となる。 →例題20 183.波のグラフ 図で示される振動が媒質の 1点(原点)におこり, x軸の正の向きに4.0 m/s の速さで伝わる。この波について, 次の各 Oyーxグラフは、 瞬間の波の波形を yーtグラフは、 置の媒質の変位が の経過とともに変 ようすを表す。 y(m] 0.2 187.波の重 解答 A 0.2 0.1 0 0.4 0.6 間に答えよ。 る。波の速さを v[m/s]とすると、 0.3 0.5 2.0 Uミ T =20m/s 三 (1) 周期はいくらか。 (2) 波の波長はいくらか。 ( 振動がおこってから 0.60s経過したときの波形を描け。 ヒント (3) 0.60s経過すると, 原点は1.5回の振動をして, 原点からは1.5波長の波が生じている。 0.10 (2) 図2から, 時刻0で媒質の変位が0,時刻0から 微小時間が経過すると,媒質の変位yの向きは正の 向きとなっている。図1において, 微小時間が経過 したときの波形を描くと,図のようになる。変位y が0で,y軸の正の向きに速度をもっているのは, -0.2 y[m]4 0.2 指針 重ね 解説)合に →例題2 -0.2 成波の変位= x=1.0m の位置であることがわかる。 108 イ 合

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