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化学 電池 計算
添付の問題なのですが、どこで間違えてるのかわかりません。
わかりやすく説明してください。
お願いします。

「化学 電池 計算 添付の問題なのですが、」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • 比の式を立ててからは、まず約分をしました。
    後は、比を簡単にして、内項の積と外項の積で等式を作り、計算しました。

      補足日時:2022/11/05 10:32
  • 比の式については、正極負極を合わせた式より、
    便宜上4e-流れたとしたときの、Znの係数です。

      補足日時:2022/11/05 12:09

A 回答 (3件)

一番上の


7720*A/96500 : 16 [mg]/32 = 4 : 2
の 7720*A/96500, 16 [mg]/32, 4, 2 がそれぞれ何を表しているのか説明をお願い.
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この回答へのお礼

7720*A/96500
→sec.と電流を足してファラデー定数で割ったもの。
96500がファラデー定数なのは教科書から常識なのかと思ってました。すみません。
16 [mg]/32
→16mgは問題より、電極の質量増加分
4→正極の式より、正極負極の式を合わせた際に、便宜上4e-の電子が流れたとした。
2→ZnOの係数。

お礼日時:2022/11/05 12:03

>比の式を立ててからは



いったい、何と何の比なのですか?

最終解答が間違っているということは、最初に立てた「比の式」が間違っているということです。

「電流:アンペア」とは「1秒間に流れる電荷:クーロン」のことですから、
・電流がずっと一定であったと仮定すれば、7720秒間に流れた電流によって運ばれた電荷は
 Q = I [A] × 7720 [s] = 7720I [C]   ①

・電子1個当たりの電荷は
 e = 1.602 × 10^(-19) [C]

従って、①の電荷に相当する電子の数は
 N = Q/e
これをアボガドロ定数 Na (= 6.022 × 10^23) で割ったものが、電子の mol 数になる。
 n = N/Na = Q/(eNa)    ②

一方、4e(-) 流れたときの質量の増加は
 2Zn + O2 → 2ZnO
によるものなので、酸素原子1個あたりから発生する電子は 2 個分。
モルでいえば「酸素原子1mol から発生する電子は 2 mol」ということ。

酸素原子のモル質量は 16.0 g/mol なので、16.0 mg は
 16.0 × 10^(-3) [g] / 16.0 [g/mol] = 1.00 × 10^(-3) [mol]
従って、電子のモル数は
 1.00 × 10^(-3) × 2 = 2.00 × 10(-3) [mol]   ③

②と③が等しいので
 Q/(eNa) = 7.72A/(1.602 × 10^(-19) × 6.022 × 10^23) = 2.00 × 10(-3)
これを解けば
 7.72A/(9.647 × 10^4) = 2.00 × 10(-3)
→ 7.72A = 1.9294 × 10^2
→ A = 24.992・・・ ≒ 25.0 [A]

質問者さんの式の左辺第1項の分母「96500」は何かと思ったら、どうやら「電子1個当たりの電荷」と「アボガドロ定数」をかけあわせたものですね?
だったら、
・「酸素分子」の mol 数で比較する(左辺第2項の分母「32」)なら右辺の比は「4 : 1」
・「酸素原子」の mol 数で比較する(右辺の比が「4 : 2」)なら、酸素原子の mol 数を求める左辺第2項の分母は「16」
にしないといけません。
それが計算結果が「倍半分」になった原因です。

あとは、細かいことを言えば、計算に使っている数値が2~3桁しかないので、最終計算結果は「3桁」の精度はありません。
結果を「3桁」で求めたいのであれば、計算に使う数値は「4桁以上」にしないといけません。
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この回答へのお礼

96500はファラデー定数として問題に与えられており、高校化学においては教科書に書いてある基本事項なんです。
有効数字に関しては、マークの問題だったので省いてしまいました。ごめんなさい。

お礼日時:2022/11/05 12:06

ただ式を羅列するんじゃなくって, 「何をどう考えてその式を出した」のか, そして「どのように変形した」のかを書いてくださいな.

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この回答へのお礼

読み取れませんでしたか。返って先入観を与えてしまうかと思いました。すみません。
与えられた式を4eVの下、一つの式にする。
電流をAとおき、
①流れたエネルギー(eV)を出す。
②16mgの質量増加より、増加したOのmolを出す。
③4eVの下なので4。
④4eVに対し、亜鉛と結合する酸素原子の係数は2。
①:②=③:④とし計算。
しました。

お礼日時:2022/11/05 10:24

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