出産前後の痔にはご注意!

自由研究でタイトル通りの実験をしています。
水の電気分解で、-極はみるみる内に気泡が発生し水素がたまってきましたが、+極はほとんど変化がみられません。電極は備長炭、電解液として水道水に食塩を溶かしたもの、電源は9Vアルカリ乾電池を使用しています。備長炭の隙間に有る程度蓄積されるらしいとテスターや豆電球をつなげてみましたが、やはり無反応でした。中学生レベルでの実験です。アドバイスお願いいたします。

このQ&Aに関連する最新のQ&A

A 回答 (5件)

食塩水ではやったことがありませんので何とも言えません。



水の場合について補足をしておきます。
H2O⇔2H2+O2の逆反応と書きましたが正極に吸着したO2と負極に吸着したH2が直接反応するわけではありません。水酸化ナトリウム水溶液の場合とします。
電気分解では次の反応が起こっています。
正極では
4OH-→O2+2H2O+4e-
負極では
4H2O+4e-→2H2+4OH-
外部電池を外して燃料電池として働かせる時はこの反応の逆反応が起こることになります。

食塩の場合は電気分解
正極
4Cl-→2Cl2+4e-
負極
4H2O+4e-→2H2+4OH-
外部電池を外して回路を接続したときにこの逆反応が起こるかということです。起こってもよさそうに思いますが量的にはよく分かりません。

Cl2が水に溶けるというのは
Cl2+H2O⇔HCl+HOCl
で表されています。
    • good
    • 3
この回答へのお礼

とても参考になりました。ありがとうございました。

お礼日時:2007/09/11 22:24

燃料電池ということですがどういう反応を想定されているのでしょうか。


水の電気分解とその逆反応ということでしたらやっておられることが合っていません。
2H2O⇔2H2+O2
教科書では希硫酸か水酸化ナトリウム水溶液でやると載っています。
希硫酸は自動車、バイクのバッテリー液として手に入ります。酢酸でも代用できるでしょう。料理用の酢には色んなものが混ざっていますので何が起こっているかの判断が難しくなります。塩酸は塩化物イオンが酸化されるので使えません。

食塩水の電気分解は塩酸の電気分解と同じものになります。
2HCl⇔H2+Cl2
この逆反応が起こるためにはCl2がそのまま炭素電極の隙間に吸着されている必要があります。塩素は水に溶けやすいです。隔壁のない容器での電気分解では陰極で生じた水酸化物イオンとの反応も起こります。
元々が炭素電極の隙間に吸着しているわずかな物質による反応を見るのですから塩素では無理だろうと思います。

水の電気分解の場合であれば炭素の隙間に吸着した水素と酸素による電流が観察されます。
手回し発電機でやった場合には回すのを止めた後の少しの時間、発電機のハンドルが勝手に回り続けます。
電池でやる場合は回路を切ってソーラーモーターを接続すると回転が見られると思います。ソーラーモーターは普通の模型用のモーターに比べて低電流で動作します。プロペラの代わりに小さな紙切れを軸に貼り付ければ見やすくなります。
電池の電圧は3Vで十分です。単一2コ直列でいいです。電圧が高すぎ里と普通は起こらない反応が起こったりしますので注意が必要です。

電気分解については教科書で調べ直して見る必要があります。

この回答への補足

ご丁寧な回答ありがとうございます。とても参考になりました。もう1点確認させて下さい。食塩水のため水素と塩素が発生したということですよね。水素と塩素でも燃料電池として電気を発生させることはできるという理解でいいのでしょうか。今回うまくいかなかったのは、塩素が水に溶けやすいために、燃料電池として必要な量の塩素を炭に蓄積できなかったためと考えるのが妥当なのでしょうか?

補足日時:2007/08/28 23:01
    • good
    • 1

プラス側の水が変色しているはずです。


あなたの実験は食塩水の電気分解ですね。
食塩の濃度を上げるとどうなるか試してください。
    • good
    • 0
この回答へのお礼

どうもありがとうございます。まさに食塩水の分解ですね。水酸化ナトリウムのかわりに食塩を使うという前提でやっていました。皆さまの回答でいろいろわかってきました。

お礼日時:2007/08/29 11:41

食塩水ではなく,重曹水か,あるいは酢を薄めてやってみるといいのでは?


あと,豆電球では光らせるのは難しいでしょう.あれはかなり電流を流さないと目で見てわかるほどには光らないので.やるなら真っ暗な部屋の中でやるといいかも.
発光ダイオードでは電圧が足りませんが,3つくらい直列にすれば光る...かな?

この回答への補足

早々にありがとうございました。食塩よりも重曹ですね。早速試してみます。

補足日時:2007/08/27 12:02
    • good
    • 1

+電極では塩素が発生するものですが、


おそらく電力が弱いから反応がみられないと思います。

この回答への補足

早々にありがとうございます。現在のように-極の反応は見えるということは、電気分解は一応成功しているのでしょうか?電力を強くする場合、水素が先にかなりたまっていくと予測できますが、発生する速度の差は大きいのでしょうか。

補足日時:2007/08/27 13:03
    • good
    • 1

このQ&Aに関連する人気のQ&A

お探しのQ&Aが見つからない時は、教えて!gooで質問しましょう!

このQ&Aを見た人が検索しているワード

このQ&Aと関連する良く見られている質問

Q自由研究で燃料電池をつくっているんですが・・・・

中2です。
自由研究で燃料電池をつくっています。「やり方はプラスチック容器に水と食塩を入れ、鉛筆の芯2本をその中に立てて乾電池の+極-極に導線を付け、鉛筆の芯につなぎ、電気分解をして豆電球がつくかどうか試し、ついたら燃料電池ができる 」ということなんですが、私の場合、電気分解しても泡が出ずさらに豆電球もつきません。
  もし良ければこの実験失敗の原因とどうすれば解決するか教えていただけないでしょうか?この実験自体間違っていたら正しい実験方法を教えていただけないでしょうか?
  長々とすいません。 

Aベストアンサー

 テスターを使ったことはありますか?ホームセンターで1000円~3000円位で売っていますので、それを入手して対象となる回路に本当に電流が流れていないかどうかチェックしてみては如何でしょうか?豆電球を点灯する電流はミリアンペア以上必要でしょうから、作られた「燃料電池」の発生電流が例えばその100分の1の電流だとすると、電流は流れているが豆電球は点灯していない・・・だから失敗だ・・・になってしまいます。 どうかNever Give Upの精神で探求してみてください。 なおテスターが高い!ということなら100円ショップで売られている「電池チェッカー」がお勧めです。あれについている「検流計(微弱電流が流れるとコイルが回転して針が動く)」の部分をばらして微弱電流の検出に使うという「手」もあります。もっとも「どれくらい」という疑問には応えてくれませんので、そこが100円の限界ですが。
 なお、食塩水は濃度を変えるという点、鉛筆の芯は備長炭にしてみる(これまた100円ショップで売っているようです)、片方(両方)の電極をアルミや他の金属にしてみる・・・などいろいろ変えて(水準をふると言います)実験して、もっとも結果に大きく影響するものは何かを見出すという作業をトライされてみてはどうでしょう。いま世の中の第一線の多くの技術者が取り組んでいる「品質工学(QE)」の世界の入り口を(僅かですが)同時に味わえることができるのではないか・・と存じます。

 テスターを使ったことはありますか?ホームセンターで1000円~3000円位で売っていますので、それを入手して対象となる回路に本当に電流が流れていないかどうかチェックしてみては如何でしょうか?豆電球を点灯する電流はミリアンペア以上必要でしょうから、作られた「燃料電池」の発生電流が例えばその100分の1の電流だとすると、電流は流れているが豆電球は点灯していない・・・だから失敗だ・・・になってしまいます。 どうかNever Give Upの精神で探求してみてください。 なおテスターが高...続きを読む

Q重曹を電気分解すると・・・?

 以前ある質問をして、炭酸水素ナトリウムを電気分解をすると水酸化ナトリウムが得られるというご回答をいただいたのですが、たしか加熱をすると水とCO2が発生して炭酸ナトリウムが発生したと思うのですが、電気分解では違う反応が起こるのでしょうか。ご存知の方、教えてください。御願いいたします。

Aベストアンサー

実際に試したわけではありませんので、予想を書かせていただきます。
まず、陽極で起こる反応としては、
4OH- → O2 + 2H2O + 4eで問題ないと思います。

陰極での反応としては、陽イオンの還元ということになりますが、Na+は還元されないでしょうから、
2H+ + 2e → H2ということになると思います。
ということになれば、単なる水の加水分解が起こるだけのように思われます。

炭酸水素イオンの炭素の酸化数は+4ですので、これが陽極で酸化されるとは考えられません。

また、反応系内で部分的に、H+の濃度が増加することがあれば、弱酸である二酸化炭素が追い出されることもあるでしょうが、完全に追い出されるとは考えにくいと思います。

また、現実問題として、重曹の溶解度と電離度は高くないために、重曹水溶液の電気分解は効率的ではないようです。

なお、熱分解とは全く別の反応ですの、比較するのはあまり意味がないように思います。

参考URLに「電気パン焼き」の話が出ており、そこで重曹やその他の電解質の効果について述べられています。本件と直接の関係は薄いかもしれませんが、重曹の効果に関する考察も少し述べられています。

参考URL:http://web.kyoto-inet.or.jp/people/sugicom/kazuo/neta/butu19.html

実際に試したわけではありませんので、予想を書かせていただきます。
まず、陽極で起こる反応としては、
4OH- → O2 + 2H2O + 4eで問題ないと思います。

陰極での反応としては、陽イオンの還元ということになりますが、Na+は還元されないでしょうから、
2H+ + 2e → H2ということになると思います。
ということになれば、単なる水の加水分解が起こるだけのように思われます。

炭酸水素イオンの炭素の酸化数は+4ですので、これが陽極で酸化されるとは考えられません。

また、反応系内で部分的に、H+の濃...続きを読む

Q燃料電池 製作

 中学校の夏休みの理科の宿題で、自由研究をしなければなりません。
 そこで「何が良いかなぁ・・・」と考えたところ、「そぉや、燃料電池や」と思ったので、軽く調べてみたのですが、
「燃料電池実験キット ¥21000」
「燃料電池製作キット ¥34500」
など
 宿題のためにはこんな金額投資できない!
と思ったので、自作しようと思うのですが、いい資料(解りやすい・作り易そう)が見当たらないので、いい自作方法(手順)と必要なもの教えてください。

プランとしては、プラモデルのクルマに、作った燃料電池をぶち込んで、モーターを駆動させて・・・としたいので、モーターを駆動させられるぐらいの性能がほしいです。

URLで「製作キット」のページは出来ればやめてください。上で言ったとおり、買えません。

お願いします。

Aベストアンサー

要するに水の電気分解の逆反応で発電すれば,燃料電池と言えなくもないでしょう.
ということで,こんなのは?
http://www.hamusuta.net/hushigi/modules/news/article.php?storyid=124
ようするにスチールウールの網目に電気分解で発生した酸素や水素を引っかけておいて,逆反応による発電をみようというわけですね.
陽極と陰極を別の液にしてみたりするといいのかも.その場合は2つの液をどうやって接続するか考えないといけませんが,その辺を考えるのは燃料電池の仕組みを勉強しながら,ということですかね.電極に要求される性質とかも,こういう実験から読み取れてくればさらに良しということで.

Q水の電気分解と燃料電池の関係について

中学3年の参考書に、「水酸化ナトリウム水溶液を加えて水の電気分解をしたあと電源をはずして、電極に電子オルゴールを接続すると、生じていた水素と酸素が化合し、水ができるとき、電気エネルギーが生じるので、オルゴールがなる。」という記述があります。初歩的な燃料電池の説明と言うことで、他の何冊かの問題集にも同様の記述があるのですが、この場合の両極での反応はどのような原理によるものなのでしょうか。両極に発生した酸素と水素が直接化合することは考えられないと思うのですが?中学生に説明したいと思うのですが,良く分からなくて困っています。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

 ご質問の趣旨は、中学生に理解できる水準での説明でしょうから、次のような説明かと思います。

 水酸化ナトリウム水溶液を電気分解すると、次の反応が起こります。
陽極:2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e-
陰極:2H2O + 2e- → 2OH- + H2
全反応:H2O → 1/2O2 + H2

 そして、陽極および陰極のごく近くの水酸化ナトリウム水溶液中には、それぞれ、電気分解で発生したO2およびH2が溶解しています(これらは、それぞれ溶存酸素および溶存水素と呼ばれます)。
 ここで電源をはずすと、電極の近傍に溶解しているO2およびH2が、燃料電池の活物質になって、それぞれの電極で起電反応を起こします。
 つまり、この陽極および陰極の間に外部回路(=電子オルゴール)を接続すると、次の起電反応(電気分解の逆反応)が、それぞれの電極で起こります。
正極(電気分解時の陽極):H2O + 1/2O2 + 2e- → 2OH-
負極(電気分解時の陰極):2OH- + H2 → 2H2O + 2e-
全反応:1/2O2 + H2 → H2O

 なお、電極のごく近くの溶存酸素および溶存水素の濃度は、電気分解の直後の過飽和状態によって、それぞれのガスの飽和溶解度の数倍ないし数十倍になっているものと思われるものの(この過飽和状態が起こることは論文で報告されています)、これらの溶存酸素および溶存水素は大量に存在するわけではなく、また、この実験では、これらのガスが外部から継続的に供給されるわけでもないので、この燃料電池で発電出来る電気量は大きくありません。ただ、消費電力が極めて小さい「電子オルゴール」を負荷に用いるので、その電子オルゴールを鳴らす程度の発電は可能と思われます。


 次に、中学生への説明には難しすぎますが、この実験では、実際には、次の現象も、負荷を接続したときの起電反応に寄与していると思われます。
 まず、水酸化ナトリウム水溶液中での電気分解時の陽極に金属を用いる場合に、その金属陽極の表面で金属の電解酸化反応が進んで、鉄陽極ではFeOOH、ニッケル陽極ではNiOOHのような高級酸化物が生成し、これらの高級酸化物が、電池の正極活物質として起電反応に寄与することが考えられます(後者は、実際に論文で報告されています)。
 また、水酸化ナトリウム水溶液中での電気分解時の陰極に金属を用いる場合に、その金属陰極の表面で金属の電解還元反応が進んで、鉄陰極では鉄の水素化物、ニッケル陰極ではニッケルの水素化物が生成し、これらの金属水素化物が、電池の負極活物質として起電反応に寄与することが考えられます(後者は実際に論文で報告されています)。
 つまり、上の説明で、電気分解時の陽極および陰極の両方に金属ニッケルを用いると、それぞれの電気分解で生成するNiOOHおよびニッケル水素化物を活物質とする電池の起電反応は、「ニッケル水素電池(=ニッケル金属水素化物電池)」の起電反応と、本質的に同じものです。ただし、鉄やニッケルの水素化物は極めて不安定なので、放置しておくと、自発的に分解して水素を放出し、容量を失っていくので、実用的なニッケル水素電池では、もっと安定な金属水素化物を生成する水素吸蔵合金が用いられています。

 ご質問の趣旨は、中学生に理解できる水準での説明でしょうから、次のような説明かと思います。

 水酸化ナトリウム水溶液を電気分解すると、次の反応が起こります。
陽極:2OH- → H2O + 1/2O2 + 2e-
陰極:2H2O + 2e- → 2OH- + H2
全反応:H2O → 1/2O2 + H2

 そして、陽極および陰極のごく近くの水酸化ナトリウム水溶液中には、それぞれ、電気分解で発生したO2およびH2が溶解しています(これらは、それぞれ溶存酸素および溶存水素と呼ばれます)。
 ここで電源をはずすと、電極の近傍に溶解してい...続きを読む

Q食塩水の電気分解

先日、興味があって食塩水の電気分解をしてみました。
飽和食塩水を用いるべきでしたが、タイミングよく食塩が切れてしまい、飽和状態ではなかったと思います。
陽極側と陰極側の水溶液は細い管でつながっており、両極とも炭素棒を使用しています。
安定化電源で電圧を加えると、陰極からは緻密な泡が生じ、陽極からは直径0.5mmほどの気泡が生じました。
しばらく通電すると陽極側の水溶液が黄色く変色してきました。
ここで陰極からは水素が生じていて、陽極からは塩素が生じ、その塩素が水に溶けて次亜塩素酸と塩酸になり、その結果黄色くなった。水酸化ナトリウムや次亜塩素酸ソーダが生じている可能性がある。
と結論づけ、実験を終えました。
そのまま数日放置しておいたのですが、陰極側に白い沈殿が生じていて、陽極側の水溶液の色が淡い黄色に変わっていました。
さらにこれは起電力約2Vの電池になっていることもわかりました。
水溶液の入った容器は両極とも開口しており、塩素は残っていたとしても、非常に軽い水素が残っているとは思えません。
いったいどのような反応が起きているのでしょうか。

先日、興味があって食塩水の電気分解をしてみました。
飽和食塩水を用いるべきでしたが、タイミングよく食塩が切れてしまい、飽和状態ではなかったと思います。
陽極側と陰極側の水溶液は細い管でつながっており、両極とも炭素棒を使用しています。
安定化電源で電圧を加えると、陰極からは緻密な泡が生じ、陽極からは直径0.5mmほどの気泡が生じました。
しばらく通電すると陽極側の水溶液が黄色く変色してきました。
ここで陰極からは水素が生じていて、陽極からは塩素が生じ、その塩素が水に溶けて次亜塩素...続きを読む

Aベストアンサー

>塩素は残っていたとしても、非常に軽い水素が残っているとは思えません。
炭素電極を使って電気分解をした場合、吸着がかなり起こっているようです。炭素棒は多孔質です。活性炭で推測してみてください。金属電極ではこういうことは起こらないと思います。

炭素棒で水を電気分解をした場合でも電池をはずした後に起電力が生じます。これは2H2O→2H2+O2の逆反応が起こっていると考えられますので燃料電池ができていることになります。(手回しの発電機で希硫酸、または水酸化ナトリウム水溶液を電気分解します。しばらく分解を続けた後ハンドルを回すのを止めます。一度きちんと止めた後手を離すとハンドルが勝手に回転し始めます。)

ご質問の場合も起電力はH2+Cl2→2HClの反応に対応するものだと思います。

Q食塩水を電解質溶液とする化学電池について

すみません,中学3年生ですが,次のことについてご指導ください。よろしくお願いいたします。

「食塩水を電解質水溶液,金属板を亜鉛と鉄とした化学電池について,食塩水の濃度を濃くすると流れる電流の大きさが大きくなるのはなぜか。『イオン』という語を用いて説明せよ」という問題です。

化学電池で電流が流れる理由についての,私のこれまでの理解は以下のようなものです。

亜鉛の方が鉄よりイオン化傾向が大きいので亜鉛が食塩水に溶けだす→亜鉛板に電子を残す→鉄板よりも電子が過剰になるので導線を通って鉄板に移動する→水溶液中の水素イオンはナトリウムイオンよりもイオン化傾向が小さいので,鉄板に移動し,電子を受け取って水素となって発生する

ここで私が悩んでいるのは,「食塩水の濃度が濃くなる→NaClが多くなる」ことと電流の大きさが大きくなるのがどうつながるか,という点です。上の私の理解では,電流の大きさは水素イオンの数に応じて大きくなったり小さくなったりするのであって,NaイオンやClイオンの数とは結びつかないのですが…

それとも上記の私の理解のどこかに誤りがありますか。

どなたかお詳しい方,ご助言いただけたら幸いです。よろしくお願いいたします。
(私は中学3年生ですが,私立で一部高校の内容も学んでいるので,高校生向けのご説明でも代位丈夫だと思います)

すみません,中学3年生ですが,次のことについてご指導ください。よろしくお願いいたします。

「食塩水を電解質水溶液,金属板を亜鉛と鉄とした化学電池について,食塩水の濃度を濃くすると流れる電流の大きさが大きくなるのはなぜか。『イオン』という語を用いて説明せよ」という問題です。

化学電池で電流が流れる理由についての,私のこれまでの理解は以下のようなものです。

亜鉛の方が鉄よりイオン化傾向が大きいので亜鉛が食塩水に溶けだす→亜鉛板に電子を残す→鉄板よりも電子が過剰になるので導線を通っ...続きを読む

Aベストアンサー

中学校や高校で電池を扱う場合は構造のはっきりした典型例でやるべきだと思います。理屈ははっきりしないがとにかく電流が流れるというレベルの電池について含まれている物質の役割を質問しても明確な答えは出てきません。そういう意味でボルタ電池は扱わないとなっていたはずなんですがいつの間にか復活してしまったようですね。銅、亜鉛、食塩水のボルタ電池でさえ解説はあいまいです。鉄、亜鉛になるともっとあいまいになるでしょう。(電気化学の専門家で「ボルタ電池」をキチンと説明しようと思っている人はほとんどいないのではないでしょうか。「過去の遺物」なのです。したがって出回っている説明は何十年も前の化石のようなモノだけです。この説明は一度消えた単元を復活させて得意げな顔をしている人たちに責任を取ってもらわないと仕方がありません。ただし、後で出てくる酸化・還元反応の理解の妨げになるようなものを書かれると困ります。)

電池は「酸化・還元反応に伴う電子の移動を外部回路に取り出して利用する装置」です。酸化剤の反応、還元剤の反応がはっきりと書き下すことができないものを電気が流れるというだけで持ち込むことは避けるべきです。
※銅、亜鉛、食塩水のボルタ電池について
  Zn→Zn^2+ +2e^-
  2H^++2e^+ →H2
 と書いてあるのをよく見ます。
 これは1つにまとめると
 Zn+2H^+ → Zn^2++H2
 という反応と同じになります。
 硫酸を使った電池であれば起こるでしょうが食塩水では起こらないはずです(「亜鉛は酸とは反応するが常温の水と反応しない」というのはどの教科書にも載っている必須項目です。Mgだとゆっくりと反応が起こります。何とかわかるという限界です)。自発的に起こらない反応は電池として利用できません。
 こういう説明ではだめだということは30年前でも十分に了解されていたはずのものなのですが、またそのまま復活しています。もう、うんざりです。

NaClは酸化剤にも還元剤にもなりませんから質問者様の疑問はもっともなのです(ただ、電流が水素イオンで決まるというところは「???」です。)。酸化剤にも還元剤にもならない物質の存在がなぜ必要かについてまともに答えている解説はほとんどないのではないでしょうか。

>食塩水を電解質水溶液,金属板を亜鉛と鉄とした化学電池について,食塩水の濃度を濃くすると流れる電流の大きさが大きくなるのはなぜか。『イオン』という語を用いて説明せよ」

いかにも実験的に確認されたものであるかの様に書かれています。中学校での問題ですからよく知られている現象であるということも前提になりますね。本当でしょうか。
ソーラーモーターはどれくらい回るのでしょうか。食塩水の濃度をどのように変えているのでしょうか。
蒸留水ではうまく回らないが食塩水では回るという意味でのことでしょうか、それとも5%の食塩水と10%の食塩水で電流値が変わるということを言っているのでしょうか。

昔、「イオン化傾向の異なる2つの金属と電解質溶液があれば電池になる」という説明が出回っていました。この問題もそれにのっとってのもののように見えます。電流は電解質のイオンが移動することで生じるという説です。現在は「電極表面でおこる酸化・還元反応によって電子の移動が実現する」という立場で考えています。高校の教科書では、電池は酸化・還元反応の単元の中で出てきます。

中学校や高校で電池を扱う場合は構造のはっきりした典型例でやるべきだと思います。理屈ははっきりしないがとにかく電流が流れるというレベルの電池について含まれている物質の役割を質問しても明確な答えは出てきません。そういう意味でボルタ電池は扱わないとなっていたはずなんですがいつの間にか復活してしまったようですね。銅、亜鉛、食塩水のボルタ電池でさえ解説はあいまいです。鉄、亜鉛になるともっとあいまいになるでしょう。(電気化学の専門家で「ボルタ電池」をキチンと説明しようと思っている人は...続きを読む

Q家庭でできる化学反応の実験

夏休みの宿題で化学反応に関する実験をするのですが、何も見つからないのです。
何か家庭でできる簡単な化学反応の実験を知りませんか?
知ってたら教えてください

Aベストアンサー

1 水の電気分解。水素と酸素ガスを作る。

2 食塩水とアルミ箔を使った電池。

3 ドライアイスを使ってロウソクの火を消す実験。

4 食用油を使った石けんの製作。
  水酸化ナトリウムなどが手に入らなければ、食塩水を電気分解するか、バーベキューで残った炭の灰の水溶液を使う。

5 パラフィンを使ったロウソクの製作。パラフィンの性質を知る。

 ざっとこんなもんかな。劇薬は手に入らないのでね。制約が多いです。それぞれの方法は、キーワードでネットで捜して調べてください。

Q水の電気分解で炭素棒を使うと、実験結果がおかしくなる理由は?

水の電気分解で、ステンレス棒を使うと水素と酸素は2:1の割合ででてくるのに、炭素棒を使うと正しい比にならないのはなぜですか?
ネットで調べてみたのですが、炭素と酸素が何らかの反応をするからとか、二酸化炭素や一酸化炭素、酸素の3種の混合気体になるからだと、解説してあったのですが、よくわかりません。
O2もCO2も必要な酸素原子の数は同じで出来る分子数は同じなので、酸素も二酸化炭素も体積はおなじなのではないのでしょうか?

Aベストアンサー

おそらく、電解質として水酸化ナトリウムを添加していると思います。
その場合、陽極で発生する酸素により炭素電極が酸化され、二酸化炭素が生成します。
これは即座に炭酸イオンとなります。
炭酸イオンは水酸化物イオンよりもイオン化傾向が大きいので、
陽極では水酸化物イオンが反応し続けます。
条件にもよりますが、炭素電極が腐敗して黒い粉がぼろぼろでることもあります。
だから、陽極は白金やステンレスを使うのが一般的です。

電気分解を行う際はイオン化傾向、溶液と電極の反応のほかにも、
生成物と電極との反応も考慮に入れて実験系を作ります。

Qくだもの電池で果物が電池になる仕組みを・・。

果物電池で果物が電池となる仕組みがよくわかりません。

特に、パワー(電圧)の強い果物と弱い果物の何が違うのかが・・・。
イメージ的には、レモンやグレープフルーツなどのすっぱい果物の方が電圧が強いというイメージがありますが、リンゴの方が強い場合もあります。また、全然すっぱくないバナナでも電池になります。
なぜですか?

あと、LEDが光るのに1.5Vあればよいはずですが、くだもの電池で3Vくらい与えても、光が弱いのは、電流が少ないからですか?
電流を増やす方法とかあるのですか?

教えてください!!

ちなみに、これを子供相手に教える場合、どう説明するのがBESTですかね・・・。

Aベストアンサー

子供の夏休みの研究としてくだもの電池を扱ったことがあります。

電圧計で測ったりしたのですが、ちょっと意外な結果(考えればあたりまえですが)になりました。やはり、レモンは必ずしも良くないという結果です。

そもそも、この電池はアルミ板が溶け出すことによって電流が流れるもので、果物は単に酸として電気を通す(酸がアルミから銅の方へ動いていく)ためだけに働いています。なんか、くだもの電池って名前は人目を引くためだけにあるような感じです。

電流が多くなるためには、まず抵抗を減らすことが大事です。すっぱいものは酸が強めなので電気を通しやすいですが、実験をしていてレモンには大きな問題があることに気づきました。

そう、レモンのつぶですね。小さな薄い袋の中にそれぞれすっぱい汁が入っているので、どうやらその袋が抵抗になるようです。直接金属板を刺さずにレモン汁の入ったコップに金属板を入れる方が高い電圧になりました。アルミと銅の板の間に電気を流す(この場合は酸が流れるのですが)のを妨げるものがないことが大事なわけです。金属板の距離も短い方が良いです。

最後ですが、本当はアルミ板よりも亜鉛板の方が良いのです。亜鉛と銅ならボルタの電池ですね。
アルミ板は酸に漬けたときに亜鉛よりも勝手に溶けやすいので、LEDを通って銅まで電流が流れる代わりにそのまま溶けてしまいがちです。(考え方として、電子はアルミや亜鉛からLEDを通って銅へ、液の中では、アルミや亜鉛が溶けその代わりに酸が動いて銅へ、という感じです。アルミの場合には一部の電子は銅まで行かずそのまま酸と反応して水素になります。)きれいな亜鉛板の場合には銅板をつながなければ溶けにくいので、LEDを通る電流は増えることになると思います。乾電池にアルミでなく亜鉛が使われているのはそういう理由です。なお、銅板はきれいなものよりも表面が酸化銅になっている方が、酸と反応しやすいので電流は流れやすいです。

子供の夏休みの研究としてくだもの電池を扱ったことがあります。

電圧計で測ったりしたのですが、ちょっと意外な結果(考えればあたりまえですが)になりました。やはり、レモンは必ずしも良くないという結果です。

そもそも、この電池はアルミ板が溶け出すことによって電流が流れるもので、果物は単に酸として電気を通す(酸がアルミから銅の方へ動いていく)ためだけに働いています。なんか、くだもの電池って名前は人目を引くためだけにあるような感じです。

電流が多くなるためには、まず抵抗を減ら...続きを読む

Q燃料電池に使う水素の作り方

燃料電池は環境に良いと謳われていますよね。
なんでも水を原料とする水素を燃料に使うから資源はほぼ無限。
全く持って夢のエネルギーみたいに言われてますが水素って今の所、
電気分解とか他のエネルギーに頼ってしか作り出せませんよね。
それでもって電気分解に使う電気はどうやって作るかって言うと化石燃料を燃やして発電して・・・

何かとてつもなく本末転倒ですよね。
無駄にエネルギーの確保経路を延ばしただけというか・・・

そこで他に水素のエコロジーな作り方というのは存在しないのでしょうか?
自分的には太陽光発電の電力で水を分解して、水素作ってというのが理想に思えるのですが実際どうなんでしょう?
でもこれだとそのまま電気自動車にしたほうがいいですね・・・

Aベストアンサー

電気自動車の原理はモーター発明時に判っており、未だに実用化されないのは充電・蓄電に問題があるからです。特に蓄電に関しては、容量を大きくすれば、電池の重量に因りより以上の出力が必要になり、その為により大きな電池が要ると言う袋小路に落ちいる事になります。
燃料電池は「燃料」と言う形から電池を発生させるので、その蓄電問題が無いため有望視されて来ました。
仰る様に水を電気分解する場合、その電気がどうやって出来るかが問題で、詳しく検証すると水力・風力・太陽光でも問題があり、地熱発電なら大丈夫と言うのが実情です。火山が多く国土が狭いアイスランドは、地熱を利用して水素社会に挑戦しようとしています。
また、水素を得たとしても、その取り扱いが問題になります。現在の燃料電池車では最低限の走行距離を確保する350気圧で水素を内蔵していますが、もし事故があった場合には周辺に甚大な被害を与える恐れがあります。
また自動車に供給する前段階の輸送、ガソリンで言えばローリー車配送については、液体水素としての移動になりますが、その時の液温はマイナス260度以下で、この状態での事故はさらに深刻な爆発を発生させる恐れがあります。
以上の解決策は勿論検討されていますが、簡単には解決できない事は想像頂けると思います。

電気自動車の原理はモーター発明時に判っており、未だに実用化されないのは充電・蓄電に問題があるからです。特に蓄電に関しては、容量を大きくすれば、電池の重量に因りより以上の出力が必要になり、その為により大きな電池が要ると言う袋小路に落ちいる事になります。
燃料電池は「燃料」と言う形から電池を発生させるので、その蓄電問題が無いため有望視されて来ました。
仰る様に水を電気分解する場合、その電気がどうやって出来るかが問題で、詳しく検証すると水力・風力・太陽光でも問題があり、地熱発電...続きを読む


人気Q&Aランキング