ボルタ電池を作ってみましたが、亜鉛板から水素が発生してしまいました。どうやらアマルガム化が必要なようですが、アマルガム化する事によって亜鉛板から水素が発生せず亜鉛がとけだすことをどう説明づけたらよいのでしょうか。
また、ボルタ電池を作る際の注意点などありましたら教えてください。

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A 回答 (2件)

亜鉛と水銀と水素の生成電位(標準生成電位ではい)を計算すると.亜鉛アマルガムからの亜鉛溶出が水素発生よりも容易に起る反応となるはずです。



アマルガムの使い方は水銀の取り扱いに準じてください。
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以下のURLなんていかがでしょうか.



http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/ChemIB/i …
第6章
e-の授受による化学変化
 ↓
6.4 電池[77KB]
chemt604.pdf

アマルガム化による自己放電(Zn板からのH2の発生)の抑制は,おそらく水素が負極表面に接触することを防ぐため,つまりZn板表面上に発生した電子をH+によって奪われないように遮断するためと思われます.あくまで電気化学挫折者(!?)の一意見ですが(^^;)>
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Q電池(ボルタ) 亜鉛イオンについて

ボルタ電池に似たような実験で
水溶液:5%塩酸 金属板:亜鉛板と銅板
で実験を行いました。

原理説明の中で、
『水素イオンと銅板の電子が結合して水素が発生した』のは理解できたのですが、
なぜ同じく電子の足りない、水溶液に溶けだしている亜鉛イオンは銅板から電子をもらって亜鉛原子とならないのでしょうか。亜鉛イオンについて詳しく説明していただけるとありがたいです。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

亜鉛板を希塩酸の中に浸すと水素の泡を出して溶けて行きます。
銅板を気塩酸の中に浸しても溶けるということは起こりません。泡は出ません。
銅板の表面がさびているとそれが溶けてきれいになります。

これは電池よりも前にやっているはずの事だと思います。
イオン化傾向というのはその時に出てきたかもしれませんが銅と亜鉛の比較だけであればこれだけでも十分です。

亜鉛の方が銅よりも反応しやすい、イオンになりやすいというのが分かります。泡が出るというのは水素がイオンでなくなって分子になっているということですから順番の中に水素を入れて考えることもできるようになっています。イオンになりやすさの順番は 亜鉛>水素>銅 になっています。
亜鉛イオンが銅からら電子を貰って亜鉛原子になるということが起これば、「銅の方が亜鉛よりイオンになる性質が強い」ということになってしまいます。これは上で考えた結果に矛盾することです。

イオン化傾向の順番をお経のように覚えていてもこの考え方ができないという高校生がたくさんいますのであえて説明文を書くことにしました。

Q【水素電池の不思議なルール】 水素電池はプラス側が酸素でマイナス側が水素と決まっている。 なぜマイナ

【水素電池の不思議なルール】


水素電池はプラス側が酸素でマイナス側が水素と決まっている。

なぜマイナス側に酸素だと不味いのでしょうか?

どういう理由でどういう不都合があり利点は何なのか教えてください。

Aベストアンサー

電池とは、自発的に起こる酸化還元反応によって生じたエネルギーを電気エネルギーとして取り出す装置。

水素-酸素燃料電池では 酸素と水素を吹き込んでいるから、
水素が1価の陽イオン(電子を失う)、酸素が2価の陰イオン(電子を得る)になる。

簡略にリン酸型の場合の反応式を書くと
水素:2H2 →4H[+] + 4e[-]
酸素:O2 +4H[+] + 4e[-] →2H2O

電子の動きは水素→酸素になるから、電流としては、酸素→水素

だから、酸素が+側で、水素が-側。

Q亜鉛と銅のボルタ電池でのイオン反応を教えてください

亜鉛と銅のボルタ電池でのイオン反応を教えてください

Aベストアンサー

負極:Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e-

正極:2H3O+ (aq) + 2e-→ H2 (g)↑ + 2H2O (l)

Qダニエル電池、ボルタ電池について質問です。

ダニエル電池、ボルタ電池について質問です。

ダニエル電池で素焼き板をはずすと、亜鉛板に銅が析出し、銅板には電子が流れなくなる。

以上のように勉強しましたが、ボルタ電池では銅板で水素が発生します。

(1)ダニエル電池で素焼き板をはずした後、ボルタ電池で銅板上で水素が発生するように、銅板上で銅が析出することはないのでしょうか

(2)ボルタ電池では亜鉛板上での水素発生はおきないのでしょうか?

Aベストアンサー

化学電池では酸化・還元反応が起こっています。
どういう電池でもトータルに見た時にどういう酸化・還元反応が起こっているかを書くことができるはずです。
ダニエル電池で起こっている反応は
Cu^2++Zn → Cu+Zn^+
です。この方向に反応が起こるということはイオン化傾向の違いから説明されていますね。
めっきの原理にもなっています。
これを電子のやり取りで書くと
Zn → Zn^2++2e^-
Cu^2++2e^- → Cu
です。試験管の中でやればZnの表面でこの電子のやり取りが起こります。
この電子のやり取りを外部にとりだして利用する装置が電池です。
Znの表面で直接電子のやり取りが起こることを禁止して外部の回路を電子が移動するようにします。
素焼き板で溶液を分離するのはそのためです。
銅の表面に銅が析出するようにしているのです。
質問(1)
素焼き板は銅板の上で銅が析出する反応が効率よく起こるようにするための工夫のはずです。

電極のCuは反応には関係しません。
電線の延長です。Cu^2+が電子を受け取る反応の場を提供しています。
素焼き板を外せばZnの表面でCuの析出が起こリます。電子のやり取りが外部の回路と関係なく起こります。
電子はわざわざ遠回りする必要がなくなりますので電池としての効率は悪くなります。
でも電線で結びついている部分には電位差は生じないと考えていいですから銅の析出は銅板の表面においても亜鉛板の表面においても同じように起こっています。

ボルタ電池の反応は亜鉛が硫酸に溶ける反応です。
Zn+2H^+ → Zn^2+ H2
これも試験管の中で普通に起こる反応ですね。
電池として働かせるためには直接反応を禁止する必要があります。
この場合も素焼き板を使って溶液を分離し、希硫酸は銅板の付近だけに存在するようにすると効率が良くなるはずです。亜鉛板のまわりには食塩水を入れておけばいいです。

質問(2)
ボルタ電池では普通、仕切りは入れていませんね。
両方で反応が起こります。効率の悪い電池です。
ボルタ電池の実験をやってみれば亜鉛の表面からも泡が出ているのが観察されるはずです。
亜鉛の表面では水素発生の起こりにくいと言われています。銅板の上の方が発生しやすいのです。
水素過電圧という量で表現されています。でも「水素は発生しない」という説明がされているとしたら誤りです。

「希硫酸、亜鉛板、銅板を用意する。
(1)亜鉛板、銅板を接触しないように希硫酸の中に浸す。
(2)液の外部で亜鉛板と銅板を銅銭で接続する。

(1)(2)で泡の出方がどのように変化するかを観察する」

こういう内容の実験が載っている実験書を使っていたことがあります。 

化学電池では酸化・還元反応が起こっています。
どういう電池でもトータルに見た時にどういう酸化・還元反応が起こっているかを書くことができるはずです。
ダニエル電池で起こっている反応は
Cu^2++Zn → Cu+Zn^+
です。この方向に反応が起こるということはイオン化傾向の違いから説明されていますね。
めっきの原理にもなっています。
これを電子のやり取りで書くと
Zn → Zn^2++2e^-
Cu^2++2e^- → Cu
です。試験管の中でやればZnの表面でこの電子のやり取りが起こります。
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Q塩酸と亜鉛で水素が発生する体積の計算の仕方を教えてください。

化学から離れて10年くらい経ちます。
最近化学を扱う部署に異動になった為、高校化学から勉強のし直しをしているのですが、どうしても分からない問題があります。

センター試験化学IAの問題です。
亜鉛0.65gを3.0mol/リットルの塩酸100mlに入れると気体が発生し、亜鉛は完全に溶けた。この時に発生した気体の標準状態における体積は何リットルか。

化学反応式2HCl+Zn→ZnCl2+H2は分かります。

Znが分子量65なので0.01molとなり、水素0.01mol発生するのは分かるのですが、体積はどう求めたらよいのか分かりません。

化学に詳しい方、宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

水素が0.01mol発生するところまで解っているのでしたら、簡単ですよ!

理想気体の標準状態における体積は、22.4Lであることは知ってますよね?

水素は最も理想気体に近い実在気体なんです。ですから、そのまま理想気体として近似してしまいましょう!

すなわち、1molで22.4Lですから、0.01molは、22.4L * 0.01mol = 0.224L、ということですね。

ちなみに、今回は水素でしたので「最も理想気体に近い実在気体」なので理想気体として扱いました。でも、高校レベルであれば、どんな気体でも理想気体として計算して良いんじゃないかな?


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