電池について

原子量は、Ｈ=1,0　Zn=65,4　Cu=63,5
（1）ボルタ電池の銅板および亜鉛板で起こる変化をそれぞれｅマイナスを含む反応式で表せ。
（2）（）に当てはまる語句を入れよ。
　ボルタ電池は電流が流れるとすぐに起電力が低下して使えなくなる。これは、ボルタ電池では（ァ）極の表面に生じた（ィ）のために電池の起電力が低下するためで、この現象を電池の（ゥ）という。これを防ぐために酸化剤を加えて生じた（ィ）を酸化する。この時加える酸化剤を（ェ）という。　　
（3）ダニエル電池の正極および負極で起こる変化をそれぞれｅマイナスを含む反応式で表し、正極活物質、負極活物質をそれぞれ物質名で答えよ。

No.6 ベストアンサー 回答者： htms42 回答日時： 2012/09/12 09:38

＃２です。

これはどこに載っている問題でしょうか。
＃２では「教科書を見て下さい」と書きました。
しかし、現行のカリキュラムに沿った教科書を見ることのできる環境にありませんので「教科書をみれば分かる」ことであるとハッキリと言うことができません。またこれがそのまま教科書に載っている内容であるとすると困った状況であるということになります。
＃２で書いたことは撤回したいと思います。
問題文をよく読んでいませんでした。（１）（３）の内容なら教科書にあるだろうというぐらいのつもりで書きました。でも問題になるのは（２）です。

＃３に「こんな時代遅れの内容・・・」と書かれています。
それに当てはまるのは（２）です。
この文章は３０年前の教科書に載っていたものです。
こういう記述は教科書から消えてしまっていると思っていました。
ボルタ電池自体も教科書から消えてしまっていたのではないのでしょうか。
ダニエル電池一本になっっていたように思っていました。以前はボルタ電池が最初に出てきていたのですが１５年程前にはダニエル電池一本になり、ボルタ電池は「参考」という囲みの中での扱いになっていました。

ボルタ電池は広く行きわたっています。でも内容にはあいまいなところが多すぎるのです。化学マジックのネタのような例になっています。現象がややこしいだけではありません。解説が混乱したままにもなっているのです。酸化・還元の理解を深めるための応用例の一つとしての電池という位置づけで用いるものとしては適当なものではありません。でもまた復活したのでしょうか。そうであれば３０年前のレベルに戻ってしまっているということになりそうです。

＃５に書かれていますが「減極剤」という言葉を要求している問題のようですね。これは不適当な例の一つです。一旦生じた気体の水素を酸化して水に変える（・・・古くから出回っていた解釈です）なんてことは起こりません。酸化剤を取り換えたのです。気体が発生しないような反応に取り換えたのです。Ｈ^+が酸化剤である電池を「ボルタ電池」と言ったのであれば酸化剤が変わってしまえばもはやボルタ電池ではなくなってしまっているはずです。（「硫酸」を酸化剤としてとらえていないので酸化剤を取り換えたという発想が出てきていないのです。「イオン化傾向の異なる２つの金属と電解質で電池が出来る」という今でもよく見る「古い電池観」の延長にあるのでしょう。）

２つのイオン反応式を見比べてもらえばいいです。

Ｚｎ＋２Ｈ^+　→　Ｚｎ^2+　＋　Ｈ２
Ｚｎ＋２Ｈ^+　＋Ｈ２Ｏ２　→　Ｚｎ^2+　＋２Ｈ２Ｏ

（１）で半反応式を要求しているのですから酸化剤を取り換えたのだという判断は出来てもらわないと困るのです。（実際に過酸化水素を用いてやってみると銅板の表面で泡が発生しています。過酸化水素が分解して生じた酸素です。銅が触媒になります。酸化されずに残った水素の泡ではありません。）

手元にある２００７年版の化学IIの教科書には巻末の課題研究のテーマの１つに「ボルタ電池」が載っています（「ボルタ電池」はここにしか出てきていません。化学Ｉで出てくるのでしょうか）。その内容は焼いた銅板を用いた時の起電力の変化を調べるというものです。これもボルタ電池ではありません。
Ｚｎ＋ＣｕＯ＋２Ｈ^+　→　Ｚｎ^2+＋Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ

しかしこれをボルタ電池だとしているのがこの教科書の（この教科書を執筆した人たちの）認識なのです。
１０人の大学教授の名前が載っています。１２人の高等学校教諭の名前が載っています。
内容が指導要領の内容に沿ったものであり、検定も通っているということですから文部省の係官の認識でもあることになります（文部省の係官だけの判断でもありません。多くの大学教授が助言者、または顧問という立場で関係しているはずです）。それだけボルタ電池というのはあいまいなものだということです。

「ボルタ電池」を　Ｃｕ｜Ｈ２ＳＯ４｜Ｚｎ　の３つの物質の組み合わせで出来る電池であるとするのであればこれ以外の物質が反応に関与してくればボルタ電池ではなくなるはずです。この構成の電池の起電力は０．７６Ｖです。１．１Ｖではありません。私の見た１５年前の教科書でも、ｗｉｋｉでも１．１Ｖになっています。

「ボルタ電池」は「ボルタが使った電池のことである」ということであれば電解質は「希硫酸」であるとは言えません。ボルタはまず食塩水でやっています。よく出回っている１１円電池というのも電解液は食塩水です。
この問題では「希硫酸」とは書かれてはいません。反応は決まりません。
「ボルタの使った電池」ということであれば銅をＣｕと置きなおすということもやってはいけないのです。ボルタの時代には銅板はＣｕではありません。表面が錆びていても、磨いてあっても、焼いてあっても、銅板なのです。Ｃｕも、ＣｕＯも、Ｃｕ[・・・]もすべて銅板です。区別していません。亜鉛板も同じです。
従って、銅板をＣｕであるとした段階で「ボルタの使った電池」であるという立場ではなくなってしまっています。やって見て実現しやすいのは「ボルタの使った電池」の方ですから食い違いが生じます。ほとんどの電気化学の本がこの食い違いに無頓着です。
試しに銅板をていねいに磨いてやってみればいいです。ほとんど電流は流れないでしょう。豆球ばほんの一瞬光って終わりです。「しばらくして」とか「やがて」とかではありません。一瞬で終わりです。磨いていない普通の銅板がいいのです。錆びている銅板の方がもっといいのです（この時の起電力が約１Ｖです）。ＣｕでなくてＣｕ[・・・]の方がいいというのですから「銅板≠Ｃｕ」であるということが分かります。

※ダニエル電池は（ボルタ電池）’であるとされていたというのもこういう事情が理由です。
　１Ｖの基準になった電池はダニエル電池です。でもボルタ電池に由来する単位名が付いています。
　・ボルタ電池の起電力は約１Ｖである、
　・その起電力の持続に問題がある、
　・それを改良したのがダニエル電池である
　　
　ダニエル電池はボルタ電池とは別の電池であるとは理解されていなかったということになります。

※古い教科書には
「ボルタ電池の起電力は１．１Ｖである」、「使い始めてしばらくすると電圧が約０．７Ｖまで下がってしまう」
と書かれていました。　電圧が低下する原因は水素の泡の付着による「分極」であるとされていました。
　１．１Ｖはダニエル電池の起電力です。０．７Ｖというのがボルタ電池の起電力です。電圧が１．１Ｖから０．７Ｖに下がる原因は「分極」ではありません。むちゃくちゃな説明であるというのが分かります。これだけでも教科書でボルタ電池を扱わないとするには十分な理由になるものです。

食塩水を使ったボルタ電池であればもっと仕組みはややこしいです。

こんな考察をしなければいけないのですから電池の導入には向いていないというのが分かると思います。

それでもやはり入試には出るようです。
「ボルタ電池」とあればこう答えなさいという暗記モノの問題としてです。
「化学」の理解を深めるための問題ではありません。
資格試験にも出ているようです。危険物の甲種などでもこのレベルです。
困るのは電池の専門メーカの技術者の書いた本の中にもこういうレベルの記述が出てくることがあるということです。

ｗｉｋｉの「ボルタ電池」はレベルが低すぎます。
起電力は１．１Ｖであると書かれています。「減極剤」も出てきています。
半反応式の内容と起電力の値とが合わないということに気が付いていないのですからおかしな話です。
ちょうどこの問題のレベルに合うＵＲＬです。百科事典のレベルではありません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%AB% …

この記事を参考ＵＲＬとして挙げている回答者はこういう内容に疑問を感じていないのでしょうか。
　

この回答へのお礼

とても詳しく回答していただきありがとうございます。

お礼日時：2012/09/16 22:09

No.5 回答者： PC98 回答日時： 2012/09/10 18:19

忘れないように。

（1）Zn : Zn→(Zn2+)+(2e-)
Cu : (2H+)+(2e-)→H2

（2）ァ：正
　　 ィ：水素
　　 ゥ：分極
　　 ェ：減極剤

（3）+：(Cu2+)+(2e-)→Cu
-：Zn→(Zn2+)+(2e-)
　正極活物質：銅（II）イオン
　　負極活物質：亜鉛

この回答へのお礼

ありがとうございます！

お礼日時：2012/09/10 23:39

No.4 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2012/09/10 17:38

　いくらなんでも、これを聞かなければならないとは、今までの勉強--なにをしてきたのか気になります。

多分、電池は学ばれたと思いますが、本当に基礎的な部分ですよ。この程度は自力ですらすら解けないとまずい。

　穴埋めしただけじゃ勉強にならないので、下記項目を読み、そのページ内のリンクにも目を通しましょう。

→ボルタ電池 - Wikipedia ( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%9C%E3%83%AB% … )
→ダニエル電池 - Wikipedia ( http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%80%E3%83%8B% … )

この回答へのお礼

いろいろあって授業にでれなくてまったくわかりませんでした(´・ω・`)

リンクまでつけていただいてありがとうございます>_<！

お礼日時：2012/09/10 23:38

No.3 回答者： c80s3xxx 回答日時： 2012/09/10 14:57

もし高校の試験問題や大学入試問題なら，出題者は不勉強です．

こんな時代遅れの文章の穴埋めなど，できたところで何の価値も意味もありません．

No.2 回答者： htms42 回答日時： 2012/09/10 07:35

教科書に載っている内容そのままではないでしょうか。

No.1 回答者： doc_monday 回答日時： 2012/09/10 05:06

ググった方が早いよ。