ボルタ電池 ダニエル電池 鉛蓄電池に関する質問

このQ&Aのポイント
  • ボルタ電池、ダニエル電池、鉛蓄電池についての質問です。減極剤についての疑問や、電解液の成分に関して理由が知りたいです。
  • ボルタ電池では、電解液に減極剤を使わないのはなぜでしょうか?また、ダニエル電池ではなぜZnSO4が使われているのか疑問です。
  • 鉛蓄電池ではなぜPb2+とSO42-が結合するのか理由がわかりません。ボルタ電池やダニエル電池ではこのようなことは起こらないので、なぜ鉛蓄電池だけなのでしょうか。
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ボルタ電池 ダニエル電池 鉛蓄電池

電池について4つ質問があります。 1つでも教えていただけるとうれしいです。 (1)ボルタ電池では減極剤を入れると習ったのですが、 電解液自体を減極剤で使う水溶液にしてはだめなのでしょうか? (2)ダニエル電池の、負極側の電解液がZnSO4である理由を教えてください。 Znよりイオン化傾向の小さい金属の水溶液ではないのはなぜですか? (3)鉛蓄電池の負極で、Pb2+とSO42-が結合するのはなぜですか? Pbはイオン化傾向が大きいのに、なぜまた結合してしまうのですか? ボルタ電池やダニエル電池ではこのようなことは起きないので、理由がわかりません。 (4)鉛蓄電池で、結合してできたPbSO4によって反応が邪魔されることはないのでしょうか? それは当たり前で、PbSO4がたまってきたら充電するということですか? わかりずらかったらすみません。 よろしくお願いいたします。

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  • windwald
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回答No.1

(1)いまだに「減極剤」なんて説明をしている人がいるんですか…… 「減極剤」という考え方は不適当ですから忘れてしまって結構です。 (2)Zn = Zn^2+ + 2e^-の化学平衡(左右どちらへも進む反応でその進み方のバランス)を利用しているものです。 また、硫酸亜鉛を水溶液を用いれば、使用後の水溶液も濃度が変わるだけで硫酸亜鉛水溶液ですが、 そのほか金属の硫酸塩水溶液を使うと、使用後の水溶液が亜鉛とそれ以外の金属の塩が混じってしまいますね。 (3)イオン化傾向という言葉を勘違いなさっています。 イオン化傾向は「単体金属が電子を失って」陽イオンとなる程度のことです。 Pb^2+とSO4^2-が結合してもPb^2+に変化はありません。 この反応は、水溶液中のPb^2+と水溶液中のSO4^2-が反応し、水に溶けないPbSO4になるというものです。 鉛(II)イオンは硫酸イオンと水に不要な物質を作るがために起こる反応です。 (4)そういうことです。

nuiguru_love
質問者

お礼

ありがとうございます。 (2)化学平衡は、以前少し習った気がします。 同時に両方向の反応が起きているけれど、 Zn → Zn^2+ + 2e^- こちらの反応のほうが早いので電子が導線を流れるということであっていますか? また、使用後のことを気にしなければ、 ボルタ電池のように負極と異なる金属の水溶液でも可能ではあるということですか? (3)イオン化傾向が大きくても結合して問題ないことはわかりました。 しかし、SO4^2-と結合する鉛蓄電池のPb^2+と、 結合しないボルタ電池のZn^2+の違いがわかりません。 ほかの方でも構いませんが、教えていただけないでしょうか?

その他の回答 (1)

  • windwald
  • ベストアンサー率29% (610/2083)
回答No.2

>Zn → Zn^2+ + 2e^- >こちらの反応のほうが早いので電子が導線を流れるということであっていますか? 言わんとしていることはあっているのですが、正確ではありませんね。 その化学平衡が亜鉛電極に負の電位を与え、より高い電位のところに向かって電子が流れていきます。 >しかし、SO4^2-と結合する鉛蓄電池のPb^2+と、 >結合しないボルタ電池のZn^2+の違いがわかりません。 これはそれぞれの物質の性質として理解するしかありません。 硫酸鉛(II)PbSO4は水に溶けにくく、硫酸亜鉛ZnSO4は水に溶けやすい。 そりゃあね、Zn2+とSO4^2-を「くっつけて」硫酸亜鉛だと考えてもいいんですよ。 ですけど、水溶液中での反応だから硫酸亜鉛は水に溶けてしまってて、 塩類は水に溶けているとき陽イオン陰イオンはばらばらになっているといえますから Zn^2+とSO4^2-はばらばらに書いておいたほうがより現実に即している。 しかし、Pb^2+とSO4^2-は水に溶けず、不溶性の塩として束縛された状態になってしまうので、 PbSO4と書いたほうが現実に即している、ということです。

nuiguru_love
質問者

お礼

返答していただきありがとうございます。 Znが電離してZn2+と2e-ができて、 導線がなければ水溶液中のZn2+が2e-を受け取るところを、 導線があるので、電位がより高い正極のほうへ導線を伝って2e-が流れていくということですか? わかりにくくてすみません。 水に溶けにくいということは、 イオン同士が結合したままの状態になっているということなのですね。 納得しました。

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