Question

、

(2)(3)に関してですが、
(2)で、解説のH2は絶縁体であるから~の説明がよくわからず、どのようなことが起こっているのかわからないため、教えていただきたいです。
(3)の解説の文章が理解できないのですが、結局は、ガラスは電子やイオンを通さないため、電子の授受が不可能になってしまうという解釈であっていますでしょうか。

134. 〈電池〉
電池Aは亜鉛板と銅板を希硫酸
に浸したもので, 電池Bは亜鉛板
をうすい硫酸亜鉛水溶液に浸し,
銅板を濃い硫酸銅(ⅡI)水溶液に
浸し、二つの水溶液を素焼きの筒
で仕切ったものである。
(1) 水素が発生するのは A, B どちらの電池か,その記号を記せ。 水素が発生するのは
銅板,亜鉛板いずれの板か,また,それは正極か負極かを記せ。 さらに,もう一方の
電池では水素が発生しない代わりに起こる反応を,電子e を用いた反応式で示せ。
(2)(1)で発生した水素は過酸化水素水を加えると発生しなくなる。このとき, 生成して
いる物質があれば, 化学式で記せ。 何も生成しない場合は「なし」 と記せ。
TOA
XOX
(3) 電池Bの素焼きの筒をガラスの筒に交換した。 どのような変化が起こるか
ともに80字以内で記せ。
[11
A
亜鉛板
Vom B
希硫酸
銅板
W
亜鉛板
銅板
素焼きの筒
硫酸亜鉛水溶液 硫酸銅(Ⅱ)水溶液
理由と
金沢大〕

134 (1) (記号) A (電極) 銅板,正極
(反応式) Cu²+ + 2e__
->> Cu
( 2 ) H2O
*6
(3) 素焼きの筒はイオンを通し、二つの水溶液を通る電気的
な回路ができるが, ガラスの筒はイオンを通さず、電池内
の電気的な回路が遮断されるので、電流が流れなくなる。
解説 Aはボルタ電池, Bはダニエル電池である。
(1) ボルタ電池Aの各極の反応は
(負極) Zn
Zn2+ + 2e¯
(正極) 2H+ + 2e → H2
ダニエル電池Bは,正極のまわりに Cu²+ が存在している。 Cu は
H2 よりもイオン化傾向が小さく, Cu²+ が還元される。
表面が傷つくと,鉄だけのと
きより腐食しやすくなるので、
傷がつきにくいところで使わ
れる。
素焼きの容器は植木鉢にも使
われており,両側の水溶液が
混ざるのを防ぐが,非常に小
さな穴があいていてイオンは
通す。

Zn2+ + 2e¯
→ Cu
(負極) Zn-
(正極) Cu2+ + 2e
なお,正極活物質のCu²+がなくなるとダニエル電池ではなくなっ
てしまうから, CuSO4 は濃いほど長持ちする。
-
(2) ボルタ電池Aで発生した H2 は絶縁体で, H+ と e-の反応を妨げる
とともに,H2 がH+になろうとして逆起電力が生じ, 起電力が急激
に低下する (電池の分極)。
このとき, H2O2のような酸化剤を加えると起電力が回復する。
H2O2 + 2H+ + 2e-
→ 2H2O
(3) 素焼きの筒がない場合には,亜鉛板上でCu2+ とeの反応が行わ
れて,電流が流れない(これは, ダニエル電池の正極と負極をあわ
せた式である)。
Zn + Cu²+ →Zn²+ + Cu
参考〕 電池の起電力は,一般に正極、負極に用いる金属のイオン化
傾向の差が大きいほど高くなる。 例えば, Cu を Agに変えたダ
ニエル型電池 (ZnZnSO4aq|AgNO3aq|Ag+) は,電池Bより
起電力が高くなる。
135 (1) (正極) PbO2+4H + + SO +2e-
2-
→
PbSO4 + 2H2O
DISO +20
※①
このような目的で加えられる
酸化剤を減極剤ということが
ある。このとき, ボルタ電池
として起電力が回復している
のではなく,
ⓒZn|H2SO4aq H2O2+
のような新しい電池になって
いると考えられる。
Odg 0
ボルタ電池の導線をはずした
とき, やはり亜鉛板上でe-の
授受が行われてしまう。
Zn+2H+ Zn2+ + H2
(Zn は硫酸に溶けるが, Cu
は溶けない。)
電池は,化学変化に伴って放
出されるエネルギーを電気エ
ネルギーに変える装置であり,
還元剤(負極活物質) と酸化
剤(正極活物質)を離してお
く必要がある。

無機化学 電池 酸化還元 重問化学

Answer 1

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たけ

(2)は、H2の泡がCu板に付着し、新しくH＋が電子e−を受け取れないということです。
もしH2が電気を通すなら影響ないのだけども…ということを否定するために、H2が絶縁体であるとしています。

(3)は、その認識で大丈夫だと思います。

、

ありがとうございます！
生じた気体が反応の継続を妨げるという考え方がなかったのでとても助かりました😭
ここにある逆起電力の発生というものは、電気分解において常にみられる現象なのですか。
追加の質問失礼しました🙇

たけ

電池における分極は、気体発生がある場合に起こります。大抵対策をして、分極が起こらないようにされています。
例えば、二次電池の鉛蓄電池の正極で、PbO2が使用されているのも、発生するH2を抑えるためです。

、

とてもわかりやすくありがとうございます！🙇