高校化学
5分で解ける!化学反応とエネルギー(テスト3、第1問)に関する問題
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この動画の問題と解説
問題
一緒に解いてみよう
演習1
解説
これでわかる!
問題の解説授業
ダニエル電池の起電力を大きくするためには、水溶液の濃度が重要
演習1は、 ダニエル電池 の 起電力 に関する問題です。
まず、ダニエル電池がどのようなものか、復習しましょう。
みなさんが最初に学習した電池は、ボルタ電池でした。
ボルタ電池では、水素が発生することで 分極 が起こり、 起電力が低下 しましたね。
その分極が起こらないようにしたのが ダニエル電池 です。
ダニエル電池はボルタ電池と同じように、亜鉛と銅を極板に使っています。
ただし、ダニエル電池の電解液は 素焼き板 によって仕切られています。
亜鉛電極(負極)の側には硫酸亜鉛水溶液 、 銅電極(正極)の側には硫酸鉛水溶液 が入っていました。
この構造により、ダニエル電池では、水素が発生しないわけです。
ダニエル電池の起電力を大きくするためには、水溶液の濃度が重要
ここまで思い出すことができたら、問題文に戻りましょう。
ダニエル電池の起電力を大きくするには、どのようにすればよいでしょうか?
選択肢の中に登場する 「濃度」 に注目してみましょう。
ポイントは、 「負極では亜鉛イオンが増加し、正極では銅イオンが減少する」 ということです。
まず、 負極 に注目しましょう。
最初の状態で硫酸亜鉛の濃度が大きかったとしましょう。
このとき、すでに亜鉛イオンでいっぱいになっているので、新たに亜鉛イオンが発生しにくくなります。
つまり、 硫酸亜鉛の濃度が小さいほど、反応が起こりやすい わけです。
次に、 正極 に注目しましょう。
硫酸銅の濃度が大きいほど、電子を受け取りやすくなりますね。
つまり、 硫酸銅の濃度が大きいほど、反応が起こりやすい のです。
以上の内容をまとめると、 硫酸亜鉛の濃度は小さい方がよく、硫酸銅の濃度は大きいほどよい ということになります。
したがって、答えは、 イ になります。
今回は確認テストです。
実際に問題を解きながら、これまでの内容を復習していきましょう。