Question

みみ

電気分解の問題なのですが（5）のa〜dの解説で電気抵抗について書かれているのですがなぜそのようになるのかわからないです。教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

96 第3編 物質の変化
**
178 〈電解槽の並列接続〉
次の文章を読み, 下の問いに答えよ。 ただし,原子量: H=1.0, C = 12,016,
Cu = 63.5, ファラデー定数F = 96500C/mol, 発生する気体は水に溶けないものとする。
2つの電解槽を図のように接続し、抵抗Rを
加減して、はじめ0.40Aで6分30秒間、その
後0.30 Aで23分30秒間通電した。 電解後電
1
三
www.
Cul
Cu
Ptl
Pt
解槽 (I) の陰極の質量が0.0635g増加していた。 |
(1)流れた総電気量は何クーロンか。
H
(2)電解槽 (II) を流れた電気量は何クーロンか。
CuSO4aq
H2SO4aq
○ (3) 電解槽 (II) の陽極での反応を,電子eを含
(I)
恒温槽
(Ⅱ)
(II)4)
む反応式で示せ。
**
〇 (4) 電解槽 (II)の陰極で発生した気体は、標準状態で何mLか。
x(5) この回路で電源電圧と電気抵抗Rを一定に保ち、次の(a)~(g)のように条件を変化
させたとき 銅板の質量変化量を増加, 減少, 変化なしのいずれかで答えよ。
(a) 2枚の銅板を近づける。
(c) 水溶液に浸す銅板の面積を増やす。
(e) 電解槽 (II)の希硫酸に蒸留水を加える。H
(g) 白金板1枚だけを電解槽から取り出す。
b) 2枚の白金板を近づける。白
(d) 恒温槽の温度を高くする。 入会
電気抵抗R を大きくする。
qf)
東京学芸大)

122 第3編 物質の
全体の反応はさ
3.
6e
CH3OH+0200 O2+H2O→CO2+3HO... ③
2
①式より, メタノール 1molが反応すると,電子
e6mol が移動し, 6×9.65 × 10°Cの電気量を取り
出すことができる。
メタノールの燃焼エンタルピーが-726kJ/mol
なので,メタノール 1mol が完全燃焼すると 726kJ
の熱エネルギーが得られるはずだが,この電池のエ
ネルギー変換効率が50%なので, 取り出せる電気
エネルギーはこの半分である。
この電池の運転時の平均電圧をx [V] とすると,
電気エネルギー(J)=電気量(C) × 電圧(V) より
726×10°x == 6×9.65×10° Xx
参考
2
... x=0.626≒0.63V
直接メタノール燃料電池
直接メタノール燃料電池の負極反応では,白
金の触媒作用を利用している。
Pt+CH3OH→Pt-CH2OH+H++e_
Pt-CH2OH→Pt-CHOH+H++e
Pt-CHOH→Pt-COH+H++e_
Pt-COH→ Pt-CO+H++e
Pt-CO+H2O Pt+CO2+2H+ +2e
あわせて
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e
直接メタノール燃料電池は,一般に普及して
いる水素を用いた燃料電池に比べて, メタンや
メタノールなどから水素をつくる (改質) 装置が
不要で,貯蔵や運搬が難しい水素を使用しない
という長所がある。 一方, Pt表面にCO が吸着
することで,触媒活性が著しく低下する (触媒
の被毒) が起こること*, 負極に供給されたメ
タノールが電解質膜を透過して正極に達する現
象(クロスオーバー)のため, 正極ではメタノー
ルの酸化と酸素の還元が同時に進行し、電池の
電圧が低下するという短所がある。
*これを防ぐため, 白金の表面構造を変えたり, ル
テニウム Ruを加えた合金を触媒として使用する。)
178 (1) 579 C (2) 386 CHIN
(3) 2H2O 4H++4e+02 (4) 44.8 mL
(5)(a) 増加する (b) 減少する (c) 増加する
(d) 増加する(e) 増加する (f) 減少する
(g) 増加する
解説 (1) 流れた全電気量は OH+ HO HO
0.40 × ( 6×60+30) +0.30× (23×60+30)
=579[C]
(2)図より, 電源から流れ出た電流は,電解槽 (I),
(II)に分かれているので、電解槽 (I), (II)は並列接
続である。電解槽 (I) の陰極では, Cu2++ 2e →
Cuの反応が起こる。 1molのCuの析出には, 電子
2molが必要なので, 電解槽 (I) に流れた電気量は,
OHS ol+ H+0
63.5
並列接続の場合、各電解槽に流れる電
電源から流れる全電気量に等しい。
る電気量の机
(電解槽 (II)に流れる電気量)=(全電気量 ~
(電解槽(I)に流れた電気量)より、
579-193=386〔C〕
(3)溶液中に存在する陰イオンは, SOであるが
SOは反応せず、代わりに水分子が酸化される。
2H2O 4H+4e+0₂
Bの他
Culmolo
Bを流れた
0.636x2=0.0200(m
Ah(+)Ag→Ag+te (
63.5
+OHE (一))
極板の眼が溶解する反応が
AMOR, Pt. CLU
の反応(酸化)は起こらないこ
電子2molが反応すると, H
0.0200×2×2240099
(3) AとB槽に対して、 C
されているから,
(4) 2H+ +2e → H2 より 電子 2molが反応する
とH2 1molが発生するから,
386
1
×
-×22400=44.8[mL〕
96500
(5)(a)2枚の銅板を近づけると,極板間の電気
抗が小さくなり, 電解槽(I)に流れる電流(電気量))
は増加し,銅板の質量変化量は増加する。
(b)2枚の白金板を近づけると, 電解槽 (II)に流れ
電流 (電気量) は増加するが,代わりに、電解槽
(I) に流れる電流 (電気量) は減少し、銅板の質量
化量は減少する。
(CD槽に流れた電子の
(電源から流れ出た電
流れた電子の物質量)
0.0500-0.0200=0.0
C槽の陰極では, Na
HO 分子が還元されてHa
2HO+2e Ha+
電子2molが反応する。
生成したOHの物質量
が 500mLの溶液中に含
(c)水溶液に浸す銅板の面積を増やすと,極板間の
電気抵抗が小さくなり, 電解槽 (I) に流れる電流(電
気量)は増加し,銅板の質量変化量は増加する。
(d)温度を高くすると,溶液の電気抵抗は小さくな
り,電解槽 (I),(II) を流れる電流 (電気量)はともに
増加し、銅板の質量変化量は増加する。
(e) 蒸留水は電気伝導度が非常に小さいので、電解
槽 (II) にほとんど電流が流れなくなる。そのため、
電解槽 (I) に流れる電流 (電気量) は増加し,銅板の
質量変化量は増加する。
(f) 回路の直列部分の電気抵抗が大きくなると、全
抵抗が増えたことになり, 電解槽 (I), (II) に流れる
電流 (電気量) がいずれも減少し, 銅板の質量変化量
は減少する。
(g) 電解槽(II)には全く電流が流れなくなるが、電
解槽 (I) に流れる電流 (電気量) は増加し、銅板の質
量変化量は増加する。
179 (1) 0.0500 mol (2) 224 mL (3) 12.8
(4) Cl2+2NaOH→NaCl + NaCIO+H2O
(5) 392 mL I H
解説
[OH]=
0.0300
0.500
OH=-logio (2x
=2-log102-
pH=14-1.
(4)C槽の陽極では
起こり, Clの一部は
Ch+HOF
一方、
ため、隔膜を用い
り、生成したNaO
Cl+2NaOH-
(5) D槽の陰極
鉛の析出と、2H
競争的に起こる。
(1)全電気量 1.00x (80×60+25)
=4825(C)
ファラデー定数 F=96500C/mol より 反応した電
子の物質量は,
4825
96500
=0.0500[mol]
(2) A槽とB槽は直列に接続されており,
流れた電
(電気分解に使
=(Znの析出
の関係が成り立
すればよい。
Znの析出に
の出に
032
66