濃硫酸でボルタ電池

質問

ボルタ電池の電解質は、いつも"希"硫酸を使うことになっていますが、
これは"濃"硫酸は使えないのでしょうか？
調べたところでは、"希"硫酸を使う理由が書かれているものは見つかりませんでした。
1段階目の電離は電離度が1.0なので、使えるのではないかと思います。
濃硫酸が危険な物質だから、希硫酸を使うことになっているのでしょうか？それとも、濃硫酸はボルタ電池の電解質に使用できないのでしょうか？
よろしくお願いいたしします。

回答No.3

Kemi33 · ベストアンサー

おそらく使えないと思います。

> 1段階目の電離は電離度が1.0なので、使えるのではないかと思います。

　これは水溶液での話です。硫酸の電離を次の１式の様に通常書きますが，実際は２式の様に水が存在して始めて起こるものです。

　H2SO4 → H(+) ＋ HSO4(-)　(1)
　H2SO4 ＋ H2O → H3O(+) ＋ HSO4(-)　(2)

　濃硫酸の場合，電離が起こるには次式の平衡になります。が，この平衡は殆ど左に寄っています。

　2H2SO4 ←→ H3SO4(+) ＋ HSO4(-)

　結果，#1 さんがお書きの様に『濃硫酸と言われる状態では水を含んでいないためH+が殆ど電離していません』となります。

　また，ボルタの電池の各極での反応を考えて下さい。次の様になります。

　【Zn 板】Zn → Zn(2+) ＋ 2e(-)
　【Cu 板】2H(+) ＋ 2e(-) → H2↑

　この結果，Zn 板近傍では陽イオン（Zn(2+)）の濃度が高まり，Cu 板近傍では陰イオン（SO4(2-)）の濃度が高まる事になります。

　通常は，これら過剰になったイオンが拡散していって Zn(2+) と SO4(2-) で電荷が中和されるために反応が継続します。

　しかし，粘度の高く水分子が殆ど無い濃硫酸の場合，過剰になった Zn(2+) や SO4(2-) の拡散が起こり難いため，電子が Zn(2+) に引き付けられて導線を移動せずに反応がストップしてしまう（殆ど起こらない）と考えられます。勿論，平衡の点からも，Zn(2+) や SO4(2-) が過剰な所では更にそれらイオンが生じる反応は起こり難いと考えられます。

回答No.2

oakley

硫酸は２段階電離をしますよね。
２段階目の電離は、
硫酸水素イオン→硫酸イオン＋水素イオン
となります。
ということは、イオンの数が電離することで多くなるわけです。
水が多く含まれているのが希硫酸。
水が多いということは薄まっています。
平衡移動の原理によってイオンの数を多くする方向に平衡が移動するため、希硫酸は水素イオンの数が多く、強酸性という性質を持っているのです。
ボルタ電池は水素イオンの数が多い方が、正極で電子を多く受け取ってくれるわけですから、効率がいいのです。
以上の理由で希硫酸を用いるのでしょう☆

回答No.1

haukappu

濃硫酸と言われる状態では水を含んでいないためH+が殆ど電離していません。また、粘性が高く反応させるにも適していないと思います。
そのため、電池として反応させるには希硫酸の方が適していると言えるでしょう。