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ある高校の入試問題で、『銅板と亜鉛板をうすい塩酸の中に入れて、図のような装置(図省略)を作ったところ、発光ダイオードが点灯した。次の各問に答えよ。~~問3.うすい塩酸のかわりに入れても電流が流れるものを、次のア~エからひとつ選び、記号で答えよ。 ア蒸留水 イ砂糖水 ウ食塩水 エ エタノール』というものがありました。正解は。『ウ 食塩水』です。
 私自身あまり電池のことに詳しくないのですが、わたしは、イオン化傾向の違いにより電圧が発生すると思っていました。塩酸水溶液の中には、水素イオンが入っています。亜鉛は、水素よりイオン化傾向が大きいので、亜鉛イオンとなって水溶液中に溶け出します。一方、銅は水素よりイオン化傾向が小さいので、イオンになることは無く、亜鉛版のほうから流れてきた電子を水溶液中の水素イオンに与えるので、起電力が生じ電流が流れる。その結果、銅版には、水素分子のあわ粒が付着する。と。理解していました。
 水溶液を食塩水にかえたら、陽イオンはナトリウムイオンがあるだけです。ナトリウムは亜鉛よりもイオン化傾向が大きいので、そもそも亜鉛は、イオンになることができないのではないですか?
 さらに、ボルタ電池自体にも疑問が生じてきましたが、亜鉛板から亜鉛がイオンとなって水溶液に溶け出していく際に、その亜鉛板に残った電子をその場(亜鉛板上)で、水素イオンが受け取って水素分子(気体)になるということは無いのですか?亜鉛板に水素のあわ粒がついてもいいように思うのですが、いかがですか?宜しくお願いします。

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A 回答 (2件)

ボルタ電池の問題は,ここでも何度も何度も繰り返しあがっています.


ボルタ電池をまともに考えることは,中学高校の理科では不可能です.ボルタ電池のバリエーションを出題すること自体,出題者の見識を疑います.この問題については,ボルタ電池の問題点を理解していない出題者が,うわっぺらの知識で作った問題に見えます.

ボルタ電池では水素イオンとのイオン化傾向が問題になるのではないので,塩酸であるかどうかは本質的な問題ではありません.亜鉛の溶解 (酸化) とペアになるのは,銅板表面の酸化銅の還元か,溶存している酸素の還元です.つまり,イオン化傾向では比べるものがないのです.水素イオン濃度が高ければ水素イオンの還元がおこることもあるでしょうが,別に水素イオンがなくてもかまわないのです.実際には,状況に応じてこれらの混合でおこっているのでしょうね.
イオン化傾向は,より一般的な「酸化還元電位」というものから,ある場合だけを取り出してきて,序列だけをつけたものです.そして,イオン化傾向では議論できない反応と組み合わさって電池になるので,まっとうな議論は大変複雑になります.
この問題は,単に「塩酸でも塩水でも発電する」という知識を問う以外のものではありません.なぜそうなるかを考えてはいけないのです.考えても,高校までの理科では説明のしようもないからです.まして高校入試では話になりません.
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この回答へのお礼

懇切丁寧な解説ありがとうございます。今後も宜しくお願い致します。ではまた。(^^)/

お礼日時:2009/07/07 19:20

順番を逆にします。


・亜鉛板での反応
塩酸に亜鉛板を入れると亜鉛板の表面から泡が出ます。
銅板が接続されていると両方から泡が出ます。
だから効率の悪い電池だということになります。
私は硫酸でしかやったことはありませんが両方から泡が出るのはハッキリしています。
以前は亜鉛板からのH2の発生を抑えるという意味で亜鉛板の表面に水銀を塗るということが行われたことがあります。

銅板が錆びていると銅板からの泡の出方は弱くなります。でも電流は増えます。銅の化合物が反応します。
CuO+2e^-+2H^+ → Cu+H2O

・食塩水
食塩水でも電流は流れます。

銅板の表面が銅の化合物(酸化物、その他)で覆われているという条件が実現している場合です。しばらくすると電流が流れなくなります。銅板を空気中に出しておくとまた電流が流れるようになります。
(私は10cmほどの長さの銅板を使いました。半分ビーカに漬けてソーラモータを回します。しばらくするとモータが回らなくなります。銅板の上下を入れ替えて接続すると回るようになります。また回らなくなります。上下をひっくり返すと回ります。空気に曝す時間がその程度で回るようになるのです。)
磨いた銅板を食塩水の中に入れてもほとんど電流は流れないでしょう。

ボルタが電池を作った時、初めは硫酸だったが後では食塩水を使ったということです。だからボルタ電池としては両方が載っています。

ボルタの時代には「銅」といえば「銅で出来たもの」という意味です。新しくても錆びていても「銅」です。
だから電極に銅板を使ったという文章を読んで「銅=Cu」としてはいけないのです。Cuと書けばCuOとは別の物質のことになります。
亜鉛板というときには亜鉛の表面が少しは変化しているかもしれないということを気にしていません。同じように銅板でも普通は気にしていないないのです。でもイオン化傾向の小さい銅では表面にどういうものが出来ているかによって性質が大きく変わってしまいます。ボルタ電池についての混乱の原因はたいていこの部分にあります。
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この回答へのお礼

懇切丁寧な解説ありがとうございます。今後も宜しくお願い致します。ではまた。(^^)/

お礼日時:2009/07/07 19:20

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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「食塩水にアルミニウム」と「食塩水に亜鉛」

「食塩水にアルミニウム」と「食塩水に亜鉛」
化学電池ではなくて、ビーカーに食塩水を入れてアルミニウムだけを入れるとアルミニウムは溶けますか?また食塩水に亜鉛だけ入れた場合も亜鉛は溶けますか?そのとき気体は発生するのでしょうか。水素が発生するのでしょうか。化学反応式も示してもらえ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

No.2です
何度もすいません。勘違いしていました
正しくは「水素は若干発生します。」
酸と反応したときほど激しくはありませんがボルタ電池の自己放電という形で説明されています。

本当に失礼しました。

Q水道水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができるかどうか

水道水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができるかどうかを確認するために、次のような実験をしました。

【実験操作】 http://oshiete.goo.ne.jp/qa/8487883.html のNo.12の添付写真を参考にして、実験1~実験4を順に行った。
実験1:水道水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。
実験2:食塩水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。
実験3:もういちど、水道水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。
実験4:もういちど、食塩水と亜鉛板と銅板の組み合わせで電位差を測定した。

【実験結果】実験1~実験4のすべてで、電位差は0.8Vだった。

この実験結果をどのように解釈したらよいのか、教えてください。

「食塩水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができるのと同様に、水道水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができる」ということなのでしょうか。
それとも「このような実験では、電池ができるかどうかを判断できない」ということなのでしょうか。

Aベストアンサー

>「このような実験では、電池ができるかどうかを判断できない」ということなのでしょうか。
の方だと思います。また「用いられた物質が電池の構成要素になっている」ともいえないのです。

「電池になる」という言葉があいまいに使われていると思います。
(イ)電位差が生じていれば電池ができているということができる
(ロ)電流が実用的な大きさで取り出せて初めて電池ができているということができる

この2つは似ていますが同じではありませんね。
電池はもともとは道具ですから何かの仕事をさせるために利用するものです。
それでいうと電流が取り出せるということが大きな条件になると思います。
もちろん電位差がなければ電流は流れませんが、電位差が生じていれば電流が取り出せるとは限らないのです。電位差というのはエネルギー論的なものですが電流が流れるという場合には速度論的なものが付け加わります。反応熱と反応速度の違いのようなものが関係してきます。水素と酸素の反応は大きな発熱反応です。でも単に混ぜただけでは反応は起こりません。燃料電池ではこの反応が実用的な速さで起こるように工夫されています。(ロ)の立場で考えるほうが紛れがなくていいと思います。

>食塩水に亜鉛板と銅板を入れると電池ができるのと同様に、・・・
と書かれていますので食塩水を使った電池で考えてみます。

200mLのビーカ、食塩水、ソーラモータ、亜鉛板、銅板、リード線を用意します。金属板は5cm×10cm程度の大きさのものだとします。回路を組んで電極を挿入します。モータは回ります。でも数分間で止まります(豆電球であればもっと短い時間で止まります)。

モータが回っているとき、電池ができているというのは曖昧さはありません。
モータが止まってしまった時の状態が問題です。これも電池だと言うことができるかどうかです。
電流を流すことができていた電池が電流を流すことができなくなってしまったのです。電池の働きに必要な何かの成分が不足してしまったということになります。でもこれは2つの状態を比較してみることができているという立場から出てくることです。単に電圧を測ったということだけであればもともと電位差の小さい反応であったということなのか、電池の構成要素のどれかに不足をきたしているということなのかの区別がつかないのです。モータの回らなくなってしまった電池でも起電力を測ればたぶん0.8Vぐらいになるでしょう(私は測っていません)。

モータが回らなくなったら銅板を取り出します。数分間おいてまた挿入します。モータがまた回るようになります。これは何回でも繰り返すことができます(長い目の銅板を使うと上下をひっくり返して入れるという操作だけで連続的に何回でも電池として働かすことができます)。空気中に銅板をさらしたということが電池の機能復活に関係するということですから空気中の物質(酸素)が反応の決め手になっているということがわかります(肉眼的には2つの銅の状態は区別がつきません)。この電池の起電力は銅板と亜鉛板の間のものではありません。銅板の表面の付着物と亜鉛板の間に生じているものです(どういう付着物であるのか、どういう反応をしているのかはまた別の問題です)。
現在の化学の立場では物質を化学式で表現して現象を考えています。その立場で言うと銅はCuです。銅板の表面の付着物はCuではありません。この付着物が反応しているとするとそれは銅板の反応ではありません。銅板は電池を構成している導体(電線、電極)としての意味しかないことになります(ボルタの時代には銅板といえば銅が主成分であれば表面がどうなっているか、何が混ざっているかはほとんど問題にされていません。だからこそ2種類の金属と電解質溶液という構造に対する表現が出てくるのです。)。

付着物が問題だということは電流を取り出すという作業の中で見えてきたことです。電位差の測定だけではわからないことです。したがって電池の構成を考えるときには電流が取り出せる構造を想定してのものになります。電圧の測定で0.8Vが得られたということだけではどういう電池になりうるかという判断はむつかしいということです。

0.8Vという数字について考えてみます。
亜鉛が酸化される反応の標準電極電位は0.76Vです。これは平衡電位(電流が流れないようにして測られた電位)ですから実際はこの値以下のはずです。また反応の相手の存在も必要になります。0.76Vという値は水素電極が相手になっています。食塩水、亜鉛板、銅板という電池構成では水素電極に対応するものは存在しません。Cuが相手であると考えるのは水素が相手になっていると考えることと同じですから 0.8Vという数字は出てこないのです。0.8Vが出たということ自体、Cuでない相手が存在しているということを表しています。使われた電極は写真を見てもわかりますがさびています。ピカピカに磨いてやってみてください。値が変わるはずです。モータを取り付けてみるのも試してみてください。

とにかくこんな議論をしなければいけないということ自体がボルタ電池は授業で扱うのには適していないということを表しています。

>「このような実験では、電池ができるかどうかを判断できない」ということなのでしょうか。
の方だと思います。また「用いられた物質が電池の構成要素になっている」ともいえないのです。

「電池になる」という言葉があいまいに使われていると思います。
(イ)電位差が生じていれば電池ができているということができる
(ロ)電流が実用的な大きさで取り出せて初めて電池ができているということができる

この2つは似ていますが同じではありませんね。
電池はもともとは道具ですから何かの仕事をさせるために...続きを読む

Q10円玉と1円玉で作る電池ができません。助けてください。

いま、10円玉と一円玉の間に食塩水を浸したろ紙をはさんだ
電池を作りましたが、電球がつきません。電球はムギ球なのですが、
つきません。
明日、実験の授業で使うつもりなのですが、どうしたらうまくつきますでしょうか。詳しく知っている方、教えてください。
 
状況なのですが、うまくつかないので、10円だまと1円玉を交互に20枚積み重ねてもつきませんでした。

Aベストアンサー

お呼びですか。m(__)m
テスターで計るのは電圧ではなく「電流」です。
電池に直接電流測定レンジでテストピンを当てるのは、基本的に禁止なのですが、このような微小電流しか流せない(内部抵抗が大きい)電池の場合は、最大出力電流をこの方法で測ります。
恐らくムギ球を光らせるだけの電流は得られないでしょう。
でも電圧が2.5Vまで出せたのなら、直列で、6Vちょっとになるようにすれば、液晶電卓を起動できると思います。

液晶タイプの(腕)時計ならば、裏蓋をはずして繋げば、電池の電圧は1.55Vが規定ですから、大抵出来るはずです。
#液晶置時計だと大きいのは厳しいかも。

乾電池一個の時計は、私はレモン電池でやりましたが、11円電池では厳しかったですか。
電流容量を上げる方法としては、食塩水じゃなくてレモン汁を使ってみてください。
これ私が試したレモン電池と同じ構成になります。
はるかにパワーがあるはずです。
あと、特に一円玉は磨かないと酸化膜があると大きな抵抗になり、電流が流れにくいです。

Q食塩水に銅板と亜鉛板をつないでオルゴールを鳴らす

中学生の問題です。
実験結果において陽極に銅板、陰極に亜鉛板だとオルゴールは鳴って、逆につなぐとオルゴールが鳴らない理由をおしえてください

Aベストアンサー

使ってるオルゴールはたぶん電子オルゴールといった種類のものでしょう。まず知っておかなければいけないのは、この種の電子回路を使ったものは電源の極性が逆になると働かないということです。


そしてもう一つは電池の基本なのですが食塩水といった電解液の中に二つの異なった金属を入れると金属のイオン化傾向の違いにより、ながれる電流の向きは金属の種類で決まってしまうということです。この場合は銅が必ず+になり亜鉛が必ず-になります。これは電極の種類で決まる事柄で電解液の種類とは無関係であることが大切です。


まぁ、この場合は、原因は電子回路のほうにあるのですが、これは中学生で習う範囲で説明するのは無理な気がしますが、電子オルゴールのような半導体というものを使った電子回路では回路内に電気の流れる方向が、回路の設計時点で決まっていて逆の方向の電圧が掛かるとまったく電気が流れなくなったり、場合によっては壊れてしまう場合もあります。

最近有名になったLED(発光ダイオード)なども電気の流れる方向が決まっていて逆に電圧かけても光りませんし、ある程度以上大きな電圧を逆にかけると壊れてしまいます。

使ってるオルゴールはたぶん電子オルゴールといった種類のものでしょう。まず知っておかなければいけないのは、この種の電子回路を使ったものは電源の極性が逆になると働かないということです。


そしてもう一つは電池の基本なのですが食塩水といった電解液の中に二つの異なった金属を入れると金属のイオン化傾向の違いにより、ながれる電流の向きは金属の種類で決まってしまうということです。この場合は銅が必ず+になり亜鉛が必ず-になります。これは電極の種類で決まる事柄で電解液の種類とは無関係であるこ...続きを読む

Qボルタ電池ではなぜ電子はあえて電線の中を伝っていくのでしょうか?

こんにちは。

ボルタ電池ですが、なぜ負極側で
1、Zn→Zn(2+) + 2e(-)
2、2H(+) + 2e(-) → H2
3、Zn(2+) + SO2(2-) → ZnSO2

と自己完結するのでなく、一度電子が正極側まで流れてから水素イオンと結合したりするのでしょうか?

お願いします。

Aベストアンサー

No1です。
ボルタ電池を構成すると、亜鉛板付近での発泡がやむと答えた方がいらっしゃいますが、その方は実験をされたことがないのだと思います。ボルタ電池を構成しても、亜鉛板付近での発泡は止みません。
昔は、ボルタ電池の起電力が、亜鉛と銅との性質の違いによってもたらされると考えられていましたが、それは間違っているというのが現在の定説です。
ボルタ電池を構成してすぐは、1.1ボルト程度の電圧が発生します。それがたまたま、亜鉛と銅の性質の違いであると考えた場合とほど近いので誤解する人が多かったのだと推察しております。
で、1.1ボルトの電圧はすぐに低下して0.5ボルト程度になってしまいます。これは、発生した水素の泡が、水素イオンになる逆反応が影響であると説明されてきました。だから、これを平衡反応であると勘違いして説明していらっしゃる方もいらっしゃいます。そもそも、平衡に至れば電圧が発生することはありません。
発生した水素の泡云々は、もともとこみで、純粋な亜鉛と銅板、水素イオンの水溶液でボルタ電池を構成すれば、0.5ボルト程度の電圧しか発生しません。
実際にやって見ると、最初、1.1ボルトと電圧が高くなるのは、銅板の表面が酸化して、酸化銅が発生していることが原因であるという文献を見たことがあります。
まぁ、ボルタ電池は、単純だと考えられてきたので、電池の仕組みを説明するのによく用いられてきたモデルですが、おもったよりも複雑であるため、最近は、高等学校でも教えられることがなくなりました。

No1です。
ボルタ電池を構成すると、亜鉛板付近での発泡がやむと答えた方がいらっしゃいますが、その方は実験をされたことがないのだと思います。ボルタ電池を構成しても、亜鉛板付近での発泡は止みません。
昔は、ボルタ電池の起電力が、亜鉛と銅との性質の違いによってもたらされると考えられていましたが、それは間違っているというのが現在の定説です。
ボルタ電池を構成してすぐは、1.1ボルト程度の電圧が発生します。それがたまたま、亜鉛と銅の性質の違いであると考えた場合とほど近いので誤解する人が...続きを読む

Qたった11円でできる簡単電池の仕組みの実験について

小学生の子供と一緒に夏休みの宿題『電池の仕組み』について調べていたら、『たった11円でできる簡単電池の仕組み』のホームページを見つけて、実験をしました。

下記のように実験しましたが、ソケットをつけたまめ電球はつきませんでした。

【電池の基本構成を学ぶために、最も簡単な電池を作ってみます。小さく切ったクッキングペーパーを食塩水(約10%)に浸し、十円玉と一円玉で挟みます。これだけで十円玉をプラス極、一円玉をマイナス極とした立派な電池となります。
 パワーを出すために3個ほど重ねれば、電子オルゴールを鳴らすこともできます。電池の基本構成は、この十円玉と一円玉と食塩水、つまり2種類の金属と液(これを電解液と呼ぶ)でさまざまな電池を作ることができ、基本的な組み合わせだけで30種類以上、形や大きさ、用途別の違いを含めれば、数千種類の電池があるといわれています。】

食塩水は約10%・20%と実験しましたが、つきませんでした。
本当にこの実験で、電池はつくのでしょうか。
回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

豆電球というのは,じつは大変に電気を大食いするものなのです.なので,これを点灯させる電池を作るのは,どんな電池でもけっこう大変なんです.
太陽電池とかも,そのへんで安く手に入る小さいやつでは豆電球をつけるのはほぼ無理です.
電子オルゴールは,極端に消費電力が少ないので,実験で作る電池の動作を確認するには向いています.
しかし,これが鳴るということと,豆電球がつくということには,あまりにも大きなギャップがあるのです.
オルゴール以外に使えそうなものだと,太陽電池で使うことを想定したモータというのが,模型屋さんで売っています.
これはかなりわずかな電気でも,一応は動きます.
とはいえ,11円電池ではこれも難しいかなと思います.
クッキングペーパーを2枚使い,1枚は食塩水を染み込ませたあとキッチンハイターを少し染み込ませて,
2枚重ねで使うと,だいぶ電力が取れるようになります.
キッチンハイターを染み込ませた方が10円玉に当たるように.
電子オルゴールなら,これ1個で鳴るんじゃないかな.食塩水だけでは無理だろうけど.
なお,これでも,豆電球はまずつきませんよ.

豆電球というのは,じつは大変に電気を大食いするものなのです.なので,これを点灯させる電池を作るのは,どんな電池でもけっこう大変なんです.
太陽電池とかも,そのへんで安く手に入る小さいやつでは豆電球をつけるのはほぼ無理です.
電子オルゴールは,極端に消費電力が少ないので,実験で作る電池の動作を確認するには向いています.
しかし,これが鳴るということと,豆電球がつくということには,あまりにも大きなギャップがあるのです.
オルゴール以外に使えそうなものだと,太陽電池で使うことを想定...続きを読む

Qお金はなぜ磁石にくっつかないの?

小学校3年の理科の宿題で、磁石にくっつくものについて、調べています。先生に
「お金は、なぜ磁石にはくっつかないのか?」と質問を出されたけど、さっぱり分かりません。いろいろ調べたのだけど・・・。ぜひ、教えてください。

Aベストアンサー

磁石にくっつく金属には鉄とかニッケルがあります.
お金(ここではコインのことだと思います)は一円玉を除いていくつかの金属を混ぜて作っています.その中に磁石にくっつく金属を使っていないと,当然磁石にはくっつきません.
500円,100円,50円には磁石につくニッケルを使っていますが,その混ぜる割合が少ないので,普通の磁石ではくっつきません.とても強い磁石だとくっつくはずです.
参考URLの,「貨幣の製造」に金属の割合が出ています.
#「くっつかないように作ってある」だと宿題の答えにはならないでしょうね :-)

参考URL:http://www.mint.go.jp/guide/

Q中3理科 電池

電池でわからないことがあります。


画像で、亜鉛は溶けてイオンになっているのに銅が溶けないのはなぜですか?

Aベストアンサー

亜鉛は溶けるが銅は溶けないというのが電池でいきなり出てくるのでわからないのです。
中学校の理科が見世物的になっている弊害です。
普通に小さな銅片と亜鉛片とを試験管に入れて酸に溶けるかどうか調べるという実験が先にあるはずなのです。銅片と亜鉛片が別々のものであっても、一つにくっついたものであっても反応の仕方は同じです。亜鉛だけが反応します。真鍮という金属を知っていますか。銅と亜鉛の合金で黄色っぽい金属光沢を持っています。5円硬貨の色です。小さな真鍮片を塩酸の入った試験管に入れます。5円硬貨の色だったのがだんだんと10円硬貨の色に変わっていきます。亜鉛だけが溶けるので銅が残るのです(凸凹だらけになりますからきれいな銅の色にはなりません)。
電池は銅片と亜鉛片を電線でつないでいますから全体で1つの金属になっています。金属の中は電子が自由に移動することができます。もともと銅にあった電子であるか、亜鉛のほうから移動してきた電子であるかの区別をすることはできません。酸に溶けるのは亜鉛だけですが電子のやり取りは金属と酸の接触部であればどこでも起こります。反応が起これば電子の数が減少しますがすぐに電子が移動してきて補充されます。泡は亜鉛板と銅板の両方で発生します。銅板上で水素の泡が出るのが続くというのは電子が亜鉛のほうから移動してくるからです。この移動に着目したのが電池です。両方で泡が出ますので効率はよくありません。(銅板だけを液から出したり、液に入れたりすると亜鉛板上での泡の出方が変わります。これで電子の移動がわかります。)

亜鉛だけが溶けるというのは調べればわかります。
でも水素の発生が銅板の上だけで起こるというイメージで書かれていると普通に試験管でやる実験とつながらなくなるので全体が「????!」の海の中に沈んでしまうのです。
泡の発生はどちらでも起こるが電池の働きにつながるのは銅に移動する電子なのでその分だけ抜き出して書いたのが説明の図だという意味なのです(両方から泡が出るということを知らない中学校の先生や高校の先生もかなりいるように思います)。

亜鉛は溶けるが銅は溶けないというのが電池でいきなり出てくるのでわからないのです。
中学校の理科が見世物的になっている弊害です。
普通に小さな銅片と亜鉛片とを試験管に入れて酸に溶けるかどうか調べるという実験が先にあるはずなのです。銅片と亜鉛片が別々のものであっても、一つにくっついたものであっても反応の仕方は同じです。亜鉛だけが反応します。真鍮という金属を知っていますか。銅と亜鉛の合金で黄色っぽい金属光沢を持っています。5円硬貨の色です。小さな真鍮片を塩酸の入った試験管に入れま...続きを読む


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