鉛蓄電池の計算(問題と答え)【化学計算の王道】

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☆解説授業①:鉛蓄電池の計算の考え方(そもそも鉛蓄電池とは何か、充電できる理由、消費・生成と増減の違いについても解説しています)

☆解説授業②:鉛蓄電池における電解液の濃度変化の問題


※原子量:H=1, O=16, S=32, Pb=207
※気体定数:R=8.3×103[Pa・L/mol・K]
※ファラデー定数:9.65×104[C/mol]
※有効数字3桁で答えよ。ただし、電気量は整数で答えよ。

①鉛蓄電池に関して以下の問いに答えよ。

1)放電にともなう負極および正極での反応式を示しなさい。

2)この蓄電池から、10Aの電流を連続して1時間取り出したとき、どれだけの鉛および酸化鉛(Ⅳ)が消費されるか。

②鉛蓄電池は鉛の極板と(a)で表面をおおった鉛の極板を希(b)に浸したものである。電池の構成は次のように書くことができる。

(c)Pb│(d)│(e)(f)

1)空欄a~fに適当な化学式および符号を入れよ。

2)導線で両極をつないだとき、それぞれの極で起こる変化を化学反応式で示せ。

3)鉛蓄電池を放電させたところ、負極が放電前よりも14.4g重くなった。このとき放電した電気量は何Cか。

③ある鉛蓄電池を1.00Aの電流で10.0時間放電させた。このとき正極で反応する酸化鉛(Ⅳ)の理論値は(a)gであり、負極で反応する鉛の理論値は(b)gである。そして、電解液中の硫酸の反応量の理論値は(c)gである。
 この電池内にはじめ4.26mol/Lの硫酸(密度1.25g/㎤)が250㎤入っていたとすると、この希硫酸の濃度は(d)%である。また、上記の放電をおこなった後、硫酸の濃度は理論上(e)%となる。

上の文のa~eに入る数値を答えよ。ただし、eの計算では電卓を使ってよい。

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

④硫酸銅(Ⅱ)水溶液を、白金を電極として鉛蓄電池を使って電気分解したところ、鉛蓄電池の電解液の密度が1.2502g/mLから1.2462g/mLに減少した。鉛蓄電池の電解液の体積は400mLであり、放電後も変わらないものとして次の問いに答えよ。

1)鉛蓄電池の負極と正極における変化をイオン反応式で表せ。

2)鉛蓄電池の正極の重さは何g変化したか。増加なら+、減少なら−をつけて表せ。

3)電気分解の陽極での変化をイオン反応式で表せ。

4)陽極で発生する気体は水に溶けないものとして、27℃, 1.0×105Paのもとでのその気体の体積Lを求めよ。


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【解説授業】

鉛蓄電池の計算の考え方(そもそも鉛蓄電池とは何か、充電できる理由、消費・生成と増減の違いについても解説しています)

鉛蓄電池における電解液の濃度変化の問題

【その他参考となる解説】

電池の計算の基本(電池が成立するための条件についても解説しています)

電気分解の計算の基本(電気分解における陰極と陽極での反応の順番のルールについても解説しています)

電気分解における水溶液の濃度変化の問題


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~参考~

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