Question

ぷりん🍮

燃料電池
答えの線で引いてあるところの式の意味が解説を読んでも良く分かりません。

66. 燃料電池を用いた電気分解 4分 図に示すよう
H2
に、水素を燃料とする燃料電池と質量 100g の銅板 2枚を
電極とする電気分解装置を接続して, 0.5 mol/L 硫酸銅(ⅡI)
水溶液 1.0L の電気分解を行った。この燃料電池の負極で
は 水素が水素イオンH+となって電子を放出している。
硫酸銅(ⅡI)水溶液
電気分解装置
この実験において, 燃料電池で消費した水素の標準状態
燃料電池
における体積[L] と銅電極Aの質量 [g] の関係を示すグラフとして最も適当なものを、次の①~⑥のう
ちから一つ選べ。 ただし, 水素が放出した電子は, すべて電気分解に使われるものとする。 Cu=64
①
[Aの質量 [g]
2001
A 150
④ Aの質量 [g]
100
50
200
A 150
100
50
5 10 15 20 25
水素の体積 [L]
5 10 15 20 25
水素の体積 [L]
Aの質量 [g]
200
A 150
⑤ Aの質量〔g〕
[100]
50
0
⑤ 200
A 150
100
50
0
5 10 15 20 25
水素の体積〔L〕
5 10 15 20 25
水素の体積 [L]
③ 2001
Aの質量 [g]
A 150
⑥ Aの質量 [g]
100
50
0
⑥ 200
A 150
100
50
0
負極
電解
5 10 15 20 25
水素の体積 〔L〕
5 10 15 20 25
水素の体積 [L]
[2011 本試]
第2編
物質の変化

66
燃料電池の負極と正極の反応はそれぞれ次のようになる。
[負極] H2 → 2H+ + 2e_
[正極] O2 + 4H + + 4e ¯]
→ 2H2O
燃料電池の正極につながる銅電極Aは陽極であり, 燃料
電池の負極につながる銅電極Bは陰極である。 電気分解
の陰極 陽極の反応は,それぞれ次のようになる。
2+
[陰極] Cu²+ + 2¯_
Cu
[陽極] Cu →Cu²+ + 2e -
燃料電池の負極の反応式より、 係数の比=物質量の比
から,流れた電子の物質量は消費した水素の物質量の2
倍である。燃料電池で消費した水素の体積 (標準状態)を
xLとすると,発生した電子の物質量は,
xL
mol
22.4 L/mol
発生した電子はすべて電気分解に使われるので,銅電極
Aの質量変化は, 陽極の化学反応式の量的関係より,
×2=
x
11.2
x
64g/mol× mol×
1/12/3=2
=2.857.x g≒ 2.9xg
11.2
したがって,銅の質量は2.9xg減少する。反応前の銅
板の質量は 100gなので, 銅電極Aの質量をy とする
と,次の関係式が成りたつ。
y=100-2.9x
よって,グラフとして最も適当なものは、⑥。