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ボルタ電池の実験で、

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  • 質問者：k-f-l-f
  • 質問日時：
  • 回答数：1件

ボルタ電池の実験で、
硫酸内に2種の金属板をいれると起電力は？というのをやったんですけど、
なぜＡｌ（アルミニウム）とＺｎ（亜鉛）の場合では
「イオン化傾向の順に並べてみると、イオン化傾向が近いものどうしでは起電力が小さく、離れているものほど起電力が大きい」
という関係の逆なんですか？



参考
​http://www.auehs.aichi-edu.ac.jp/~binco/denchiic …

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A 回答 (1件)

No.1ベストアンサー

  • 回答者： Josquin
  • 回答日時：

なぜ前の質問（

http://okwave.jp/qa5398763.html）を締め切られたのかわかりせんが、前の質問の回答者さんの書かれていることが正しいです。

ただし、一応理由をつけることはできます。
Alは非常に酸化されやすく、酸化されると表面に丈夫な酸化膜ができます（濃硝酸で不動態になるのは有名ですよね？）。
このAlの酸化膜が反応しにくく、Alの酸化膜よりZnの方が溶けて陽イオンになりやすければ、Znが負極になります。
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Qボルタ電池の実験にて・・・アルミの酸化皮膜

ボルタ電池の実験にて、
硫酸内に2種の金属板をいれると起電力は？というのをやったんですけど、
なぜＡｌ（アルミニウム）とＺｎ（亜鉛）の場合では
「イオン化傾向の順に並べてみると、イオン化傾向が近いものどうしでは起電力が小さく、離れているものほど起電力が大きい」
という関係の反対なんですか？

参考にしてください
http://www.auehs.aichi-edu.ac.jp/~binco/denchiichikawa/battery01top


という質問をして、アルミニウムに酸化皮膜ができるからと知ったのですが、
それの何が問題なんですか？！

答えていただけるとありがたいです・

Aベストアンサー

　あなたの下記の質問に対する回答に答えが出てますよ。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa5399331.html
　つまり、アルミニウムに酸化皮膜ができるとアルミニウムがイオンとして溶け出しにくくなるからですよ。

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Q化学電池って・・・

化学電池の理論がいまいちわかりません。
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あと連質で申し訳ないんですが、化学電池は溶けやすい金属がー極になってそちらの金属が溶けますよね。
例えば、「亜鉛」と「アルミニウム」のように双方とも塩酸に溶ける金属を使って化学電池を作ると、＋極になる亜鉛は溶けないんでしょうか。
どうか教えてください。

Aベストアンサー

まずあなたの考えている電池の構造をきちんと書いてみてください。
化学電池の種類はたくさんあります。

化学電池一般についての質問なのか、ある特別の電池についての質問なのかが分かるような文章を書いていただかないと回答が曖昧になります。

化学電池：酸化・還元反応に伴って起こる電子の移動を外部の回路に取り出して利用する装置

酸化・還元反応が起こっても「外部回路に取り出す」ということが出来なければ電池にはなりません。
取り出すためには工夫が必要です。
うまくやらないと反応で起こった電子の移動の一部しか外部に取り出すことができないということも起こります。
電流が流れた、流れなかったというだけの判断しかしない場合と、どの程度外部に取り出すことが出来たかを問題にする場合とで説明が変わってきます。

亜鉛とアルミニウムと塩酸という組み合わせで考えておられるのでボルタ電池の変形だと思います。
効率の悪い電池です。
亜鉛単独で塩酸の中に入れると水素の泡を出して溶けていきます。
アルミニウム単独でも同じです。亜鉛とアルミニウムを電線でつないで塩酸の中に入れます。両方から泡が出ます。
亜鉛とアルミニウムをつないでいる電線の間に電流計と豆電球を入れます。電流計の針は少し触れると思います。線をつないだ場合とつないでいない場合とで泡の出方がどれくらい違いがあるのかは一概には言えない可能性があります。
イオン化傾向だけから考えると亜鉛板の表面での泡の出方が少し多くなるだろうという予想が出来ます。でも金属板の表面状態の影響がありますので目で見てわかるようになるかは「？」です。

はっきりと反応しないと分かっている金属を使うと比較が出来ます。
銅板と亜鉛板でやるといいでしょう。
銅板と亜鉛版を接触しないようにして塩酸の中につけます。亜鉛版からは泡が出ますが銅板からは泡が出ません。
銅板と亜鉛版と電線でつなぎます。
銅板から泡が出るようになります。（亜鉛板から泡が出なくなるのではありません。）
銅板の表面でも亜鉛版の表面でも
２Ｈ^(+)＋２ｅ^(-)→Ｈ２
の反応が起こっている事になります。この電子は亜鉛が溶けることによって生じたものです。
Ｚｎ→Ｚｎ^(2+)＋２ｅ^(-)
電池として利用できるのは電線を通って移動した電子です。亜鉛版の表面で直接やり取りされた電子は電池としては利用できないものです。

ダニエル電池というのを習ったと思います。
電解槽に仕切りを入れて銅板のある方には硫酸銅水溶液、、亜鉛板のある方には硫酸亜鉛水溶液を入れます。
それぞれ単独では何も起こりません。
銅板と亜鉛板を電線でつなぐと電流が流れます。
Ｚｎ→Ｚｎ^(2+)＋２ｅ^(-)
Ｃｕ^(2+)＋２ｅ^(-)→Ｃｕ＋
仕切りは２つの液が混ざるのを防いでいます。

亜鉛板の表面にＣｕ^(2+)がくれば表面で上の反応が起こり電子の移動が起こってしまいます。外部の電線を通って移動する電子が少なくなります。
仕切りが全く何も通さないようなもので出来ていると電流は流れません。硫酸銅水溶液の中では正のイオンが少なくなり、硫酸亜鉛水溶液の中では正イオンが多くなります。電気量のアンバランスが生じると電子は移動できなくなります。教科書には素焼きの筒を用いると書いてあると思います。上薬をかけていない植木鉢に水を入れるとゆっくりと水がしみこんでいきます。

ゆっくりと仕切りを水溶液が通過していきますから亜鉛板の表面で起こる直接反応を１００％防ぐということはできません。
数時間電流を流し続けていると亜鉛板の表面にレンガ色をした膜が着いてきます。銅が析出しているのです。

でもダニエル電池はボルタ電池に比べると格段に効率がいいです。
ボルタ電池で数分ソーラーモーターを回せるとするとダニエル電池では数時間同じソーラーモーターを回せます。（容器の大きさ、電極の大きさは同じとします。）

まずあなたの考えている電池の構造をきちんと書いてみてください。
化学電池の種類はたくさんあります。

化学電池一般についての質問なのか、ある特別の電池についての質問なのかが分かるような文章を書いていただかないと回答が曖昧になります。

化学電池：酸化・還元反応に伴って起こる電子の移動を外部の回路に取り出して利用する装置

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Qボルタ電池の起電力って、どうやったら計算できますか？

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温度や濃度、電極の表面積などの条件によっても変化しますが、
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金属　　Ｃｕ　　　Ｓｎ　　　　Ｚｎ　　　　　Ａｌ　　　　Ｌｉ
（Ｖ）０．３４　－０．１４　－０．７６　 －１．７　　－３．０

ボルタ電池はＣｕとＺｎの電池ですから、
０．３４－（－０．７６）＝１．１（Ｖ）　くらいになります。

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最初から０．７Ｖということではないでしょうか？
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標準電極電位から１．１Ｖの起電力があるはずですが、そうはならないのは
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溶液内をＳＯ４２－やＺｎ２＋などの大型のイオンが動かないと電流が
流れないので、初期電圧はボルタ電池よりも低いことが想定されます。

また、私が食塩水と素焼き板の話を出したのは、素焼き板の内部抵抗を
調べて欲しかったのです。
素焼き板と言ってもいろんなものがあります。実験器材屋さんが売っている
セラミック製の薄いものから植木鉢のような厚いものまであります。
そこで、食塩水だけで抵抗値を測り、素焼き板を入れてどれだけ抵抗値が
変わるかを見て欲しかったのです。

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Qインドフェノール青について

アンモニア性窒素の濃度を測定するために
インドフェノール青法を使っていたのですが、
検量線の最高濃度1mgMH3-N/lですら青くならないのです。

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という風に色が分かれるのですが何故でしょう？
青色の濃淡で分かれるものだと思うのですが・・・。
ｐＨでもおかしいのでしょうか。
水酸化ナトリウムは滴下したのですけど。

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ニトロプルシドナトリウム法で定量されていたのですね。
私の回答はアセトン法を前提に答えていましたが、両法ともアンモニアが次亜塩素酸イオンの共存下でフェノールと反応してインドフェノール青を生成することを利用しているのですから、注意点は同じだと思います。
ちなみに、次亜塩素酸ナトリウムをあけて数ヶ月もすると有効塩素濃度は半分以下になっているという例を読んだことがあります。とりあえず、JISにもあるように、でんぷんを指示薬としてチオ硫酸ナトリウムで滴定して有効塩素量を求められては如何ですか。面倒くさいですけれど、発色しない要因がこれかどうかははっきりしますよね。
良ければ結果教えてください。

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Qペーパークロマトグラフィー

今ペーパークロマトグラフィー法を用いてFe(III)、Co(II)、Ni(II)の分析を行っております。そこで展開溶媒としてアセトン塩酸溶液(アセトン10容＋濃塩酸1容＋水0.5容)を用いて実験をしました。その結果Rｆ値はFe(III)が0.95、Co(II)が0.45、Ni(II)が0.02となりました。そこで展開溶媒中の塩酸の濃度だけをを3容に増加させて実験したところ、すべてのRf値が増加しました。そこで塩酸が多いほど良く展開されるということがわかったのですが、では塩酸の水素イオンと塩化物イオンのどちらがが影響していると思われるでしょうか？また展開溶媒中のアセトンはどんな働きをしているのでしょうか？どうぞよろしくお願いします。
試料は塩化鉄(III)、塩化コバルト(II)、塩化ニッケル(II)を用いました。

Aベストアンサー

No.1です。

> 塩酸のファクターを求めて正確に塩化ナトリウムの濃度で行ったほうが良いのでしょうか？

前回、「支配的」という言葉を使ったとおり、私自身は
　「水素イオンが主、ただ塩化物イオンの寄与も若干ある」
と推測しています。
従って、「それぞれの寄与率を確認する」という目的で実験を行うのであれば、
ファクターを求めて比較するのが「より望ましい」と言えます。

ただ、実際には、ペーパークロマトの再現精度(→「同一ろ紙上で展開したときの
スポットの相対位置」ではなく、「同じ実験を繰り返した際のRf値」についての話)
はそこまで高くないと思います。
そうすると、実験目的としては「塩化物イオンが主要因かどうかの確認」程度に
留まらざるを得ず、であれば「ファクターまで求めなくても、概算でよい」ということ
になります。


結論；
　『塩酸濃度は濃塩酸の一般的な濃度と使用量を元に計算で出し、「塩酸増量による
　　Rf値上昇の主因が塩化物イオンかどうかの確認」を実験の目的とする。』


・・・以上です。


追記；
　前回書き忘れましたが、塩酸中にも水が含まれるので、「塩酸と同体積の水を添加
　した試料」も比較対照として用意した方がいいと思います。
　(・・・これでRf値の増加分が全て埋められてしまったら、「ここまでの説明は一体
　　何だったの?」って話になってしまいますけれどね)

No.1です。

> 塩酸のファクターを求めて正確に塩化ナトリウムの濃度で行ったほうが良いのでしょうか？

前回、「支配的」という言葉を使ったとおり、私自身は
　「水素イオンが主、ただ塩化物イオンの寄与も若干ある」
と推測しています。
従って、「それぞれの寄与率を確認する」という目的で実験を行うのであれば、
ファクターを求めて比較するのが「より望ましい」と言えます。

ただ、実際には、ペーパークロマトの再現精度(→「同一ろ紙上で展開したときの
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この前化学の実験で、ヘキサアンミンコバルト((3)）イオンの合成をおこなったのですが、その操作として、塩化コバルト六水和物に塩化アンモニウムを加えて水を加えた溶液に、活性炭と濃アンモニア水も加えました。これをよくかき混ぜた後、過酸化水素水を滴下して、滴下終了後15分間かき混ぜて、溶けずに析出した[Co(NH3)6]Cl3の結晶と活性炭を吸引ろ過しました。ろ取したものをビーカーに移し、これに希塩酸を加えて加熱し、[Co(NH3)6]Cl3の結晶を溶かしました。溶液が熱いうちに吸引ろ過して不溶の活性炭を除き、最後にろ液に濃塩酸を加えて、氷水中で冷却すると、[Co(NH3)6]Cl3の結晶が析出しました。
ここで、この実験における活性炭、過酸化水素水、濃塩酸の役割がよく分かりません。長い文章になって申し訳ありませんが、どうか回答お願いします。

Aベストアンサー

　私も良くは解りませんが，下に示す過去質問の回答から考えると，次の様に考えられます。

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　　過酸化水素水：　酸化剤
　　濃塩酸：　錯体の溶解度を下げて結晶化を促進

　詳しくは下の過去質問の回答を参考に，ご自分で「無機化学」や「錯体化学」の教科書や参考書を調べて下さい。

　◎ QNo.403766　Co(III)の溶液
　　　http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=403766

　◎ QNo.86614　ヘキサアンミンコバルト（(3)）塩化物の合成について
　　　http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=86614

　◎ QNo.87363　活性炭とコバルトアンミン錯体
　　　http://odn.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=87363

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脱水剤にはシリカゲル、塩化カルシウム、五酸化ニリンなどがありますが、どれが一番脱水作用があるのでしょうか？五酸化ニリンは肌に触れると危険だと本に書いてあったので、一番強力なのでは、と考えていますが正確なことが分かりません。教えて頂きたいです。

Aベストアンサー

No.1です。
一般の方にはあまり馴染みがないかもしれませんが、化学実験室で用いる脱水剤の中でもっとも強力なものは、モレキュラーシーブ（分子ふるい）と呼ばれる合成ゼオライトだと思います。

気体の乾燥にはそのまま用いればよいですし、有機溶媒などの液体の乾燥には、その液体に沈めればOKです。

取り扱いは、シリカゲル以上に簡単で、化学的にも安定でほとんど無害といえるでしょう。シリカゲルがガラスに準じるのであれば、モレキュラーシーブは土に準じるともいえます。
たしか、洗濯用の洗剤にも添加されていたように思います（もちろん脱水のためではありませんが）。

参考URL：http://www.cosmobio.co.jp/product/product_MEK_20041026_08.asp

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Qマンガンの色について

マンガンは黒色だけだと思っていたところ、緑色もある。ということが高校の教科書に書かれていました。

その他にマンガンなのに色がついてるマンガンってあるのでしょうか？
一酸化マンガン：緑
二酸化マンガン：黒

Aベストアンサー

マンガンを始め、遷移金属の化合物の色は、その酸化数や、どのようなイオンとなっているかで非常に多彩です。それが絵の具の原料などとして魅了させるところでもあります。

一酸化マンガン＝酸化マンガン(II)は緑、二酸化マンガン＝酸化マンガン(IV)は黒、というのは既にご存じのようですね。(カッコの中のローマ数字はマンガン原子の酸化数を示します。)
このほかに、マンガン酸イオンMnO4^2-[Mnの酸化数は+6]は濃緑色、過マンガン酸イオンMnO4^-[同+7]は黒紫色をしています。また、単体の金属マンガンMn[同0]は銀白食の金属です。

同様に鉄もいろいろな色を呈します。酸化鉄(II)や酸化鉄(II)鉄(III)は黒色ですが、酸化鉄(III)は赤色です。これは黒さびや赤さびと俗に呼ばれますね。

遷移金属はこのように色変化が美しいものです。「マンガンなのに色が付いている」ということが誤りで「マンガン(は遷移金属)だから多彩な色をする」と言うことがおわかりいただけましたでしょうか。

ただ、多彩な色を呈するとは言っても、元素ごとにある程度限られたものですが。

マンガンを始め、遷移金属の化合物の色は、その酸化数や、どのようなイオンとなっているかで非常に多彩です。それが絵の具の原料などとして魅了させるところでもあります。

一酸化マンガン＝酸化マンガン(II)は緑、二酸化マンガン＝酸化マンガン(IV)は黒、というのは既にご存じのようですね。(カッコの中のローマ数字はマンガン原子の酸化数を示します。)
このほかに、マンガン酸イオンMnO4^2-[Mnの酸化数は+6]は濃緑色、過マンガン酸イオンMnO4^-[同+7]は黒紫色をしています。また、単体の金属マンガンMn[同0...続きを読む

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Qアンモニウム(NH3)の定量

水溶液中のアンモニウム(NH3)を定量して欲しいと依頼されています。
アンモニウムイオン(NH4+)の定量は中和的定法かインドフェノール法を使っていますが、
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と言う考え方で良いのでしょうか？

Aベストアンサー

JIS K102.42 を確認しましたが．．．
結局，試水をいったん蒸留しているので，そもそも液中の存在形態については気にしないで総量を知ることしかできない分析なわけです．NH3 としようが NH4+ としようがたいした意味はありません．
ppm のような質量ベースの分析値を出したいなら，NH4+ と NH3 の分子量比で補正すればいいです．
そもそもの依頼自体が深い意味なく NH3 なのでしょう．何とかppm (as NH3) と明示して報告すべきでしょう．あるいは，補正も何もせずにいつものように NH4+ として計算して，かんとかppm (as NH4+) で報告しても，依頼者側が意味がちゃんとわかる人なら問題ありません．

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