電池反応の解説：

質問

「次の電池が25℃で0.05Vあるときに、右極のHClの濃度xを求めよ」という問題の解答で分からないところがあります。。
Pt,H2|HCl(0.01 mol/dm3) || HCl(x mol/dm3)|H2,Pt

解答：
右極反応　2H+(x) + 2e- → H2
左極反応　H2 → 2H+(0.01) + 2e-
全電池反応 2H+(x) →　2H+(0.01)

電池の起電力　E = -2RT/zF * ln(0.01/x)
z=2なので、x = 0.07 mol/dm3

質問
１．xが左極の濃度0.01より大きいのか、小さいのかわからないのに、なぜ、右は還元反応で左は酸化反応になるのでしょうか。逆も起こりうるのではないでしょうか。
２．電子数がｚですが、E = -2RT/zFの 2 はどこからくるのでしょうか。

回答No.1

c80s3xxx · ベストアンサー

> １．xが左極の濃度0.01より大きいのか、小さいのかわからないのに、なぜ、右は還元反応で左は酸化反応になるのでしょうか。逆も起こりうるのではないでしょうか。

電池式は，形式的に右が還元，左が酸化と取る．その結果出てくる起電力 E が E>0 になるなら，その反応が自発的に進むということだし， E<0 であればその逆反応が自発的に進むということ．
ちなみに E = 0 であればもちろん平衡状態であり，どちらにも反応は進まない．

> ２．電子数がｚですが、E = -2RT/zFの 2 はどこからくるのでしょうか。

ln の中に来るものは平衡定数に対応する．全反応式を 2H+(x) = 2H+(0.01) と書くなら，平衡定数としては [H+]^2/[H+]^2
この2乗の2が ln の外に出ている．
半反応を H+ + e = (1/2)H2 と解釈するなら，平衡定数は [H+]/[H+] で2はなくなるかわり，z=1．

お礼

ご回答ありがとうございます。よくわかりました。