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化学 高校生

(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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物理 高校生

この問題って反時計回りに回ると上向きの磁場が増えるので、下向きの磁場を作り出そうとしないのですか?

用いて表せ。 た。 位置エネルギー E, を、それぞれ計算し、両者が等しくなることを示せ。 [21 新潟大] しているジュール熱P, と, コイルが単位時間当たりに失 130. 〈回転する導体棒に生じる誘導起電力〉 次の文中の空欄 ア~オに当てはまる式を書け。 また, 空欄 ac には当ては まる向きを図1の①~⑥の矢印の中から選べ。 図2には適切なグラフの概形をかけ。 図1のように、 鉛直上向きの磁束密度の大きさ B[T〕 の一様な磁場中に, 導線でできた点を中心とする半径 am〕 の円形コイルが水平に置かれている。 円形コイル の上には長さαの細い導体棒の一端Pがのせられ,導体 棒の他端は,点の位置で,磁場に平行な回転軸に取り つけられている。 導体棒 OP は点Oを中心として,端P が常に円形コイルと接触しながら, 水平面内でなめらか に回転することができ, そのときの導体棒と円形コイル の間の摩擦はないものとする。 回転軸も導体であり,回 転軸と円形コイルの間に抵抗値 R [Ω] の抵抗Rとスイ ッチSを接続している。 BL 0 ⑥ 円形のコイル 電場の強さ 回転軸 B 抵抗 R 図 1 スイッチS (N/C) 0 a 点 0からの距離(m) 図2 スイッチSを開いて,導体棒を点を中心として鉛直 上方から見て反時計回りに,一定の角速度 rad/s] で 回転させる。このとき導体棒OPの中点Qに位置する 導体棒中の電気量 -e [C] の電子が磁場から受ける力の 大きさは ア 〔N〕 で,その向きは図1の矢印 の向きである。この力は,導体棒中に生じる電場から電子が受ける力とつりあう。導体棒中 に生じる電場の強さは点0からの距離によって異なる。図 2 に OP 間の各点における電場 の強さのグラフを、横軸に点0からの距離をとり,縦軸を適切に定めてかけ。 a 次に,スイッチSを閉じて, 導体棒を点を中心として鉛直上方から見て反時計回りに、 一定の角速度で回転させる。 導体棒が磁場を横切ることにより OP 間に起電力が生じる。 この起電力の大きさはイ 〔V〕 で, 導体棒を流れる電流の向きは図1の矢印b の向 きである。このとき, 抵抗Rで消費される電力はウ 〔W〕 である。 導体棒に電流が流れ ることにより導体棒全体が磁場から受ける力は,大きさが エ [N] で、図1の矢印 [ [c の向きである。 磁場から受けるこの力のすべてが導体棒の中点Qにはたらくと考え ると,導体棒を一定の角速度で回転させるために必要な仕事率はオ 〔W〕 である。 C 〔15 同志社大〕 (図)

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