89回問20
図は塩橋を用いたダニエル電池を示す。この電池の酸化還元平衡は次式で表せる。
Cu2+ + Zn Cu + Zn2+ (1)
また、Zn電極、Cu電極の標準電極電位(25℃)Eoはそれぞれ-0.763 V、0.337
Vである。次の記述の正誤について、正しい組合せはどれか。
図の左側の電極では還元反応が、右側の電極では酸化反応が起こり、全電池反応は(1)式となる。
電池の起電力は、左側の電極を基準とし、還元電位とも呼ばれる。
起電力は左側の半電池を基準とするので、ダニエル電池の標準起電力Eoは1.10 Vである。
塩橋を用いているので、電極電位以外に液間電位差を考慮する必要がある。
解答 5
設問の図は塩橋を用いたダニエル電池を示し、イオン化傾向を利用した電池である。ダニエル電池では、左側の電極において、亜鉛(Zn)の酸化反応(Zn→Zn2++2e-)が起こり、右側の電極おいて、銅(Cu)の還元反応(Cu2++2e-→Cu)が起こっている。
× 図の左側の電極では酸化反応が、右側の電極では還元反応が起こっている。
× 電池の起電力は左側を基準とし、酸化電位といわれる。
○ 金属の標準電極電位Eoは標準状態(25℃、1atm)の水素電極を基準(0V)とした時の金属電極と水素電極における電極電位差である。標準起電力Eoは2つの電極間における標準電極電位差であり、①式で表すことができる。
Eo=Eo(正極)−Eo(負極)…①
①式より、Eo=0.337 V−(-0.763 V)=1.10V
× 塩橋(濃厚な塩を含むガラス管)を用いると、電極電位以外に液間電位差を除去することができるため、電極電位以外に液間電位差を考慮する必要がない。また、塩橋を用いると、液間電位差を無視することができるため、標準電位を求めるときに用いられる。
a b c d 1 正 正 誤 正 2 正 誤 誤 正 3 誤 誤 正 正 4 誤 正 正 誤 5 誤 誤 正 誤
Zn2+
Zn
2e-
塩橋
2e-
Cu
Cu2+
CuSO4水溶液
ZnSO4水溶液
亜鉛半電池
銅半電池
+
-
e-