Question

暁

化学の電池の問題です。
線を引いた部分について質問です。
なぜ亜鉛イオンの濃度を小さく、銅イオンの濃度を大きくすると反応が長く持続するのですか？

(4) 硫酸亜鉛水溶液および硫酸銅(IⅡ)水溶液の濃度を変えてつくった電池A~Dのう
ち,最も長く電流が流れるものはどれか。
水溶液
A
B
C
D
硫酸亜鉛水溶液 [mol/L]
0.5
0.5
1
2
硫酸銅(I)水溶液[mol/L]
0.5
2
1
0.5

271. ダニエル電池
解答
(1)負極:Zn → Zn?++2e~ 正極: Cu?++2e- -
Cu
(2)イ
解説
って電子を生じる。
(3) 6
(4) B
(1), (2) イオン化傾向は Zn>Cu なので, Zn が陽イオンとな
Zn → Zn?++2e-
亜鉛板上に生じた電子は, 導線を伝わって銅板に移動する。硫酸銅(Ⅱ)
水溶液中の Cu?+ がこの電子を受け取り,Cu として析出する。
Cu?++2e- →
Cu
この変化で電子は亜鉛板から銅板に流れるので, 亜鉛板が負極, 銅板が
正極となる。この電池はダニエル電池"とよばれ, 次のように表される。
(-) Zn|ZnSO4aq| CuSO4aq|Cu (+)
(3) 硫酸亜鉛水溶液側では陽イオン(Zn?+)が増加し,硫酸銅(IⅡI)水溶
液側では陽イオン(Cu?+)が減少する。 このとき,亜鉛イオンZn?+ が硫
酸銅(II)水溶液側に, 硫酸イオン SO,?- が硫酸亜鉛水溶液側に素焼き板
を通って移動するため, 電気的な中性が保たれる。
(4) 電池全体の反応は, 次のように表される。
Zn+Cu?+
したがって,この反応を長く持続させるには,Zn?+ の濃度を小さく,
Cu?+ の濃度を大きくすればよい。
Zn?++Cu

電池 ダニエル電池

Answer 1

✨ ベストアンサー ✨

🍇こつぶ🐡

亜鉛と銅イオンを逆にしたら……何でマズいのかと考えましょう。
回答は……少し下に記入。ちょっと自分で考えてみて。

マイナス電極の周りに、最初から亜鉛イオンが多くあると、亜鉛イオンは溶けて出て行くことができますか？たくさんある亜鉛イオンが邪魔ですよね。

銅イオンが少なかったらどうですか？(ダジャレでなく)
銅イオンはプラス電極に移動し、電気が流れます。銅イオンが少なかったら、プラス電極に銅がくっつくのが減ります(還元される物質が減る)。

すると、亜鉛が多いと邪魔で、銅が少ないと電極での反応する粒が少ないから、どちらにせよ流れないから反応がすぐ終わってしまう。

だから、亜鉛イオンは少なく、銅イオンは多くということです🙇

暁

亜鉛イオンを大きく、銅イオンを小さくしたら、水溶液の濃度を変える前よりも電流が流れる時間が短くなってしまいますね...！
逆に考える方法、考えやすかったです。
説明もとてもわかりやすかったです！
ありがとうございました🙇

🍇こつぶ🐡

いえいえ🙇