ボルタ電池について質問です。 参考書にボルタ電池が分極を起こす理由として、 「Cu極上で発生したH2

ボルタ電池について質問です。
参考書にボルタ電池が分極を起こす理由として、
「Cu極上で発生したH2は電極上でイオン化してH⁺になる。この結果、電子e⁻が残るが、それはCu極上に残る。Zn極から来た電子を受け入れるべきCu極上に電子が存在することになるので、これは電子の流れを損なうことになる。」
と書いてありました。
しかし高校化学の教科書やネットでは
ボルタ電池を使い続けると「H2がCu板の周りに溜まり、Cu板を覆いかぶせてしまう。その結果、電解液に電子が流れ込めなくなるため、水溶液中のH⁺が負極(Zn極)から来たe⁻を受け取ることができなくなるため、分極する」と書いています。
どちらが正しいのですか。どちらも正しいのでしょうか。

No.5 ベストアンサー 回答者： EZWAY 回答日時： 2023/01/31 23:45

どちらも正しい。

Cuの電極内部のことを述べているか、電極と溶液との作用について述べているかの違い。つまり、視点の違いに過ぎません。

No.4 回答者： windwald 回答日時： 2023/01/25 23:35

#2です。

質問者さんにはきちんと回答を読んでいただけたと思うのですが、変なとらえ方をされてはいけないので補足いたします。

#2でまともな大学なら出題しないと書いたのは、ボルタの電池の"分極"についてです。ボルタの電池についてではありません。誤読しようがないと思うのですが。

さらに説明をしたボルタの電池の"分極"の正体ですが、これはボルタの電池における化学反応としては理想的ではない副反応です。ですから、ボルタの電池の正極における反応を答えよという問題で「CuO + 2H^+ +2e^- → Cu + H2O」と答えることは得策ではありません。私大なら間違いなく誤答扱いされるでしょう。理想的なボルタの電池の正極の反応は「2H^+ +2e^- → H2」です。しかしボルタの電池で理想的な反応が起きているなら"分極"なんて起きません。

No.3 回答者： xs200 回答日時： 2023/01/23 13:53

無名大学の慶應大学医学部2016年入試問題

ボルタ電池の正極の金属板で起きている反応の反応式を書け

ここで反応式を
CuO + 2e- -> Cu + O2-
Cu20 + 2H＋ + 2e- <> 2Cu + H20
などと書いたら期待されている答えではないので点はもらえません。ボルタ電池の反応は非常に複雑です。正しい答えなど中学生、高校生で答えられるわけがありません。ボルタ電池の説明は誤りだらけですが、入試で点を取りたいなら参考書通りにすべきです。ボルタ電池なんて学習する必要のないどうにもならないもので深く考えると混乱するだけなのでさっと流すだけです。

No.2 回答者： windwald 回答日時： 2023/01/23 00:16

どちらも間違いです。

ボルタの電池は水素と亜鉛のイオン化傾向の違いによって生じる起電力を利用したもので、起電力は0.76Vほどです。ただ、電極表面上で水素イオンに電子を渡すためのある種の"抵抗"のようなものとして、水素過電圧というものがあります。この水素過電圧のため、ボルタの電池で得られる起電力はもっと小さくなります。

さらに、実験に使う銅が表面がうっすらと酸化銅(II)になっていることはよくあることです。すると、反応初期段階だけ、銅板上でこの酸化銅(II)が還元されることによる起電力1.1Vが得られ、速やかに酸化銅(II)が消費されつくして元の起電力0.7～0.4Vほどに戻ってしまいます。これがボルタ電池の"分極"です。

そもそもこの起電力の低下を"分極"と呼ぶことさえ誤りです。
これらの理由からボルタの電池の"分極"は高校化学の教科書からは排除されて久しく、大学入試に出題されることもありません(無名大学を除く)。

No.1 回答者： xs200 回答日時： 2023/01/22 22:00

どちらも正しい。

>「H2がCu板の周りに溜まり、Cu板を覆いかぶせてしまう

その先があります。

H2がCuの周りに集まるとH2が電極となります。ここでイオン化傾向を考えるとH>Cuなので

>「Cu極上で発生したH2は電極上でイオン化してH⁺になる

となり期待していたのと逆の反応が起き起電力が下がってしまいます。