電気化学
どなたか ヒントでも良いのでお願いします。
鉛と塩素から塩化鉛((2))(PbCl2)を生成する化学反応を電池内反応とする電池を製作した。アノードには金属鉛電極を,またカソードには白金電極を用いた塩素竃極を用いた。電解質には塩化物イオン導電性固体電解質である塩化鉛((2))に少量の
硫酸カリウム(3mol%)を添加して焼結したものを固体電解質として用いた。この電池の起電力は,25℃,1気圧の下で,カソードの塩素ガス濃度(塩素分圧:PCl2)が与えられると次式により求められる。
△E＝△E0+(R・T/(n・F))lnPCl2・・・(3)
従って、空気中にある未知の濃度で塩素ガスが混じっているとき,その空気中にこの電池の塩素極を晒し起電力を測定すれば,その測定値から空気中の未知塩素濃度が知れる。この場合,この電池はガス濃度センサ(化学センサ)として働いている
こと,すなわち,塩素ガスセンサをこのようにして製作できることが分かる。
問１. 25℃での(3)式の△E0と(R・T/(n・R))の数値を求めよ。
ただし,25℃での標準生成自由エネルギー(G0298)は次のようであるとする。
PbC12＝-314.13kJ/mol,Pb=0kJ/mol,Cl2:OkJ/mol
また,R=1.987×4.18J/K/mol,F=96500C/mol
n=2,T=t/℃十273.15K≒298K
問2. 空気中(25℃)に塩素が漏れた。塩素センサの起電力が1.5[V]を示した。塩素濃度(体積濃度)をppm単位で求めよ。ただし,空気中のCO2やH2Oは起電力に影響しない。
