こんにちはゲストさん。会員登録(無料)して質問・回答してみよう!

解決済みの質問

化学のの質問です。

鉛蓄電池(正極:酸化鉛(IV)、負極:鉛、電解質溶液:希硫酸)を用いて、0.500Aの電流を51分28秒間流し、水酸化ナトリウム水溶液の電気分解をおこなった。
H=1、O=16、S=32、Pb=207 、ファラデー定数F=9.65×10^4C/molとする。

i 鉛地区団地の正極の質量変化を求めよ。増加であれば+を、減少であれば-をつけよ。
ii 電気分解を行う前の希硫酸の密度は1.200g/cm^3、体積は1000cm^3であった。
電気分解後の希硫酸の密度を有効数字4桁で計算せよ。ただし、電気分解の前後で希硫酸の体積は変化しないものとする。

これの解き方を教えてください。

投稿日時 - 2013-12-27 12:27:29

QNo.8402623

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

回答がつかないのは、問題が難しいからでなく面倒くさい問題だからです。
でも、「地区団地」がおもしろかったので、お礼として私が回答します。

まず、鉛蓄電池の両極の反応は以下の通りです。
(-)Pb + SO4^2- → PbSO4 + 2e-
(+)PbO2 + SO4^2- + 4H+ + 2e- → PBSO4 + 2H2O
つまり、酸化数0の鉛と酸化数+4の鉛が最も安定な+2になることによって、
電力がはっせいするというしくみです。PbとPbO2 1molで2molのe-
が発生します。

(i)0.5Aを51分28秒流したときの電力量は
Q〔C〕=0.5×(51×60+28)=3088
電子1mol=96500Cだから、
e-〔mol〕=3088/96500=0.032

PbO21molで発生するe-は2molなおで、
e-が0.032molならば、変化したPbO2は0.016〔mol〕
PbO2 1molがPbSO4に変化すると、SO2分、すなわち32gの
質量増加がある。
よって、32×0.016=+0.512〔g〕

(ii)電気分解を行う前のH2SO4の質量=1.2×1000=1200〔g〕
両極の反応を1つにまとめると次のようになり、e-2molで、
H2SO4が2mol減少し、H2Oが2mol増加することがわかる。
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

e-=0.032mol なので、H2SO4が0.032mol減り、
H2Oが0.032mol増える。
質量変化=-98×0.032+18×0.032=-80×0.032=-2.56〔g〕
よって、放電後の硫酸の質量=1200-2.56=1197.44
密度=1197.4/1000=1.197〔g/cm3〕

最後に申し添えておきますが、この問題は悪問です。
特に、計算問題において理解していない生徒と理解している生徒が同じ答えになる設定は良くないです。

(1)水酸化ナトリウムが何の意味も持ちません。(省略されているだけかもしれませんが)
(2)原子量などが有効数字2桁で、与えられている数字が有効数字3桁なので、
   有効数字4桁を出す意味がありません。
(3)放電により水の量が変化します。体積が変化しないという仮定は通常の問題ならば
   いいのでしょうが、有効数字4桁を必要とする問題ではふさわしくありません。
(4)密度計算のポイントの1つはH2SO4の減少と同時にH2Oが増加してることです。
  ですが、この問題では変化量が小さく、かつ、四捨五入の切り捨て側の最大値と
  なっているため、H2Oを無視しても同じ値が出ます。

投稿日時 - 2013-12-27 17:16:14

補足

誤字が多く大変申し訳ないです。
解答ありがとうございます。

まだよくわからないので質問させてください。
>電力がはっせいするというしくみです。PbとPbO2 1molで2molのe-
が発生します

21molで2molのe^-とはどこからどう出てきたのでしょうか。
>PbO2 1molがPbSO4に変化すると、SO2分、すなわち32gの
質量増加がある。

ここもよくわかりません。
再び申し訳ありませんが解答していただけるとありがたいです。

投稿日時 - 2013-12-30 01:35:31

ANo.1

このQ&Aは役に立ちましたか?

12人が「このQ&Aが役に立った」と投票しています

回答(1)

あなたにオススメの質問