Question

shiawase

令和2年日本医科大学後期大問1
問8の
電流が流れなくなった、つまりXとYのAg⁺の濃度差がなくなり、Cl⁻の濃度差がなるところまでは想像がつくんですけど、その先が思いつきません。
塩橋を使った問題初めてなので、その辺も含めて教えていただきたいです。

化
学
必要があれば,以下の数値を用いよ。
原子量
H: 1.00
C: 12.0
N: 14.0
0: 16.0
Na: 23.0
S: 32.0
Cl: 35.5
K: 39.0
Ag: 108
気体定数 R
8.30 × 109 Pa-L/(K·mol)
ファラデー定数F
9.65 × 104 C/mol
アボガドロ定数
6.00 × 1023/mol
水のイオン積
1.0× 10-14 (mol/L)?
0℃
273 K
対数値
log1o2= 0.30
[I] 文章を読んで問いに答えよ。
金属の単体が水溶液中で陽イオンになるなりやすさを ア]という。
属の種類によって異なるので,2種類の金属が関わる反応を利用して反応の化学エネルギーを
イエネルギーに変換して取り出す装置をつくることができる。この装置を電池という。電
池から電流を取り出すことをウ]といい,電池を ウ]させると,電池の負極で活物質が
される反応が起こり,正極で活物質がオ]される反応が起こる。電池の両電極の間
に生じる電位差(電圧)を電池のカ]という。
図1は、硫酸鋼(II)水溶液と硫酸亜鉛水溶液にそれぞれ鋼板と亜鉛板を浸した電池であり,ダ
ニエル電池とよばれる。この電池の カ]は主に2つの電極に用いられている金属亜鉛と金属
鋼のア]の大きさの違いに基づいて決まる。したがって,図1の電池の亜鉛板をニッケル。
板にかえ,硫酸亜鉛水溶液を同濃度の硫酸ニッケル(I)水溶液にかえるとカ]は キ]く
なる。
ア]の大きさは金
エ
図1の電池を
ウ
させると,硫酸亜鉛溶液と硫酸鋼(II)溶液の濃度がそれぞれ変化して電
圧は徐々に低下する。このことから,ダニエル電池の カ]が電解質溶液の濃度にも依存して
いることがわかる。図1の電池が長時間にわたって|ウ]できるようにするにはクの濃
度をはじめに高くしておくとよい。電池の
反応に伴う電子の移動によって生じるものなので,その反応が平衡に達することで電池から電流
が流れなくなる。
ダニエル電池では2種類の電解質溶液が素焼板などで仕切られる。図1の電池において仕切
りをなくして硫酸鋼(II)と硫酸亜鉛の混合溶液に銅板と亜鉛板を浸したとすると,
ウ]によって得られる電流は,電池全体で起こる
ケ|板上
OM3(167-38)

でのみ
コ
が
サ
となる反応が起きて電流を取り出せない。これに対して,細孔をもっ
素焼板で2つの溶液を仕切ると溶液の混合を抑えながらイオンが通過できるようになるため,
電流が流れる。このとき, シは硫酸鋼(II)溶液から硫酸亜鉛溶液へと素焼板を通過して
移動する。しかし,素焼板の仕切りを用いた場合には,時間の経過とともに硫酸亜鉛溶液と硫
酸鋼(II)溶液が徐々に混ざり合って反応が妨げられてしまう。溶液の混合を完全に防ぎながら
シ]だけが通過できるようにするには素焼板の代わりにス]で仕切るとよい。
電流計
スイッチ。
電流計
塩橋
素焼板
板
破酸鋼(I)
水溶液
溶液X
溶液Y
硫酸亜鉛
水溶液
indorn
塩化銀
図2
ダニエル電池の
カ
が電解質溶液の濃度に依存して変わることから,2つの電極に同じ
金属を用いても,その金属の塩の濃度の異なる水溶液を電解質溶液に用いた電池を組むことで
が生じる。図2は,塩化カリウム水溶液に塩化銀を加えて飽和させた溶液X と溶液Y
を塩橋で接続し,溶液に浸した銀板を導線でつないだ電池である。なお,溶液Xおよび溶液Y
には多量の塩化銀が沈殿している。ここで,塩橋を通して移動できるイオンはカリウムイオン
のみであり,銀板の表面では Ag* +e" = Ag の反応だけが起こり,2つの銀板の間の電
位差は2つの溶液中の銀イオン濃度の違いだけによって生じるものとする。また,溶液Xと
溶液Yの体積は等しく,溶液の体積変化は起こらないものとする。なお,塩化銀の溶解度積を
1.8× 10-10 (mol/L)? とする。
溶液Xの塩化物イオン濃度は 1.0 × 10-2 mol/L, 溶液Y の塩化物イオン濃度は1.0×10-3
mol/L である。したがって,スイッチをつなぐ前の銀イオン濃度は,溶液Xが
溶液Yがソ mol/L である。
回路のスイッチをつなぐと溶液X側の銀板がタ
液X側の銀板表面では「
応が起こる。その結果,溶液Y側の塩化物イオン濃度がチ]する。さらに電流を流し続け
て最終的に電流が流れなくなったとき,溶液Yの銀イオン濃度は
|カ
セ|mol/L,
極となって電流が流れる。このとき,溶
Aの向きに反応が起こり,同時に溶液X中で B
の反
ッ] mol/L となる。
ー 10 -
OM3(167-39)

問1
ア
キ]に適した語句を書け。
問2
ク
に入る物質を化学式で書け。
問3
ス
に適した名称を答えよ。
間4
セ
および ソに適した数値を書け。
問5
タ
に入る語を漢字で書け。
問6
A
|および
B
に適した反応式を書け。
Mindom
問7
チ
に入る語句を書け。
問8 電流が流れなくなったときに溶液Xおよび溶液Yにおいて,ともに塩化銀が沈殿してい
る状態であったとして、
ッ]に入る数値を書け。
OM3(167-40)

日本医科大 2020後期 大学受験 医学部 化学