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235 [鉛蓄電池)次の文章を読み,あとの各間いに答えよ。
原子量0= 16, S=32, Pb= 207
鉛蓄電池は,鉛と酸化鉛(IV)を電極として希硫酸に浸したもので,鉛電極は( ア)
極で,酸化鉛(IV)電極は( イ)極である。放電時に,鉛電極では(i)式で示される
( ウ )反応が、酸化鉛(IV)電極では(1)式で示される(ェ )反応が進行する。
(a)]+ SO2- -→[b]+[C)]e-
)には適する語句, 口には適する化学式や数を入れよ。
(1) 上の文章中の(
(2) 鉛蓄電池を外部電源につなぎ,逆向きに電流を流すと,起電力が回復する。この
操作を何というか。また,この操作で起電力が回復する電池を何というか。
(3) この電池において電子e-1.00mol に相当する電気量が放電されると,鉛電極の質
量は何g増加または減少するか。また,このとき両極で使われる硫酸は何 mol か。
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(1) 鉛蓄電池の構造は,
(-)Pb| HeSO4aq | PbO2(+)
である。放電時における各極の反応は,次のように
なる。
負極:Pb+ SO. → PbSO。+ 2e 酸化反応
正極:PbO2+ 4H*+ SO- + 2e
W-
Pbe PbO2
Pb
PbO2
放電
→ PbSO4+2H:0…還元反応
HSO。
充電
PbSó。
(3) 鉛電極で放電時に起こる反応は,次式で表される。
Pb +
SO--
PBSO。
2e-
Pb=207
物質量 1mol
1mol
2mol
PBSO』= 303
質量
207g
303g
2molの電子e-に相当する電気量が流されると,
Pbl mol (207 g) がPbSO.1 mol (303g)に変化する。
したがって,質量は、
303 - 207 = 96g
の増加となる。いま,電子1.00molに相当する電気量
が放電されたとすると,96gの今の48gの資賞量増加と
なる。
両極での変化を1つにまとめると,次式で表される。
鉛蓄電池が電子を2mol放電
すると、
負極:Pb 一→ PbSO』
(2e-)
→ 2PbSO』+2H.0
Pb+ PbO2+2H:SO。
1mol 1 mol 2mol
→96g増加
2mol
2mol
正極:PbO2
PBSO。
2molの電子に相当する電気量が放電されると,硫
酸が2mol使われる。したがって,電子1.00mol に相
当する電気量が放電されたとすると,硫酸は1,00mol
使われる。
→64g増加
電解液:2H-SO4 → 2H:0
60g減少
(注)充電の場合は逆になる。