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ダニエル電池において起電力と濃度の関係

(-) Zn | ZnSO4 aq || CuSO4 aq | Cu (+)

負極 : Zn → Zn2+ + 2e-

正極 : Cu2+ + 2e- → Cu

全体 : Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu


ここで、起電力の上げ方について質問です。

起電力を濃度で上げる方法が以下の記述にあります。

「放電により負極の溶液中にはZn2+が減少するので

硫酸亜鉛水溶液は希薄なほど、正極の溶液中ではCu2+が減少するので

硫酸銅(II)水溶液は濃厚なほど起電力は大きくなる。」

しかし、起電力については負極と正極の電位差次第で大きくなるとしか知らないので、

この説明をされてもわかりません。

高校でならう内容なんですか。

起電力が上がる方法の原則を提示してもらいつつ

(解説は電位差で解説しておらず、濃度で解説しているので原則は存在すると思うんですが)、解説をお願いいたします。

投稿日時 - 2014-06-02 19:26:51

QNo.8621044

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回答(2)

~~~~~~~~~
 ダニエル電池は少しだけですが、以下の方法で長寿命化と起電力の向上を図ることができます。
  負極側の電解液濃度を低くする。
  正極側の電解液濃度を高くする。
 これは、以下の2つの理由からです。  

1. 負極側の電解液中の亜鉛イオンの濃度が低いほど、極板中の亜鉛がイオン化しやすいため。

2. 正極側の電解液中の銅イオンが全て析出することで反応が終了するので、電解液中の銅イオンの量が多い方が反応が長く続くため。

http://www.secondary-cell.com/history/daniell.html
~~~~~~~~~~

高校で習う範囲かどうかは知りませんが、
この説明を読めば、高校生でも理解できる、と思います。

1.はル・シャトリエの平衡原理で説明できるような気が・・・。
 Zn → Zn2+ + 2e-
硫酸亜鉛の濃度を希薄にするということは、Zn2+の濃度が減るということ。すると、化学平衡は、これを阻害する方向に進むので、亜鉛電極の亜鉛は・・・。

投稿日時 - 2014-06-04 14:19:35

ANo.1

もう一度、その文章を正確に読みましょう。あなたが転記されたとおりなら誤りです。

「ダニエル電池の放電を持続させるためには、ZnSO4水溶液の濃度を薄く、CuSO4水溶液の濃度を濃くすると良い。」
 ⇒ダニエル電池 - Wikipedia( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%83%8B%E3%82%A8%E3%83%AB%E9%9B%BB%E6%B1%A0 )

投稿日時 - 2014-06-03 09:42:29

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