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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-
