問題情報

単元鉛蓄電池
年度2013年度
問題番号化学Ⅰ－第2問－問6
配点4
計算問題○
難易度難しい

正解

④

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解説

　2007年度の第2問－問5の類似問題です。

　各電極での反応式から質量変化を求めます。まずは，放電時の電極反応式を書き出します。電極の素材は鉛Pbと酸化鉛（Ⅳ）PbO2です。どちらの電極もSO42－と反応してPbSO4へと変化します。

　　　Pb　＋　SO42－　→　PbSO4　＋　２e－
　　　PbO2　＋　SO42－　＋　４H＋　＋　２e－　→　PbSO4　＋　２H2O

　充電時は，外部に接続した電源で電子の流れが決まり，放電と逆の反応を起こします。

　　　PbSO4　＋　２e－　→　Pb　＋　SO42－
　　　PbSO4　＋　２H2O　→　PbO2　＋　SO42－　＋　４H＋　＋　２e－

　2つの式の両辺を足し合わせて1つにまとめると，次の式になります。

　　　２PbSO4　＋　２H2O　→　Pb　＋　PbO2　＋　２SO42－　＋　４H＋

　電子e－を消去しましたが，足し合わせる前の式も考慮すると電子e－が2mol流れたときに硫酸イオンSO42－が2mol生成したことを意味します。このとき，電解液中の硫酸イオンの質量は，96g/mol×2mol＝192g増加したことになります。

　一方，電極Aでは，外部電源の負極（－）から流れ出た電子を受け取っています。よって，充電時の反応のうち， e－が左辺に含まれている式の反応が起こっています。

　　　PbSO4　＋　２e－　→　Pb　＋　SO42－

電極Aは，PbSO4からPbに変化したことになります。電子e－が2mol流れたときに，1molの「SO4」の分だけ質量が減少したことになります。このとき，「SO4」の原子量の総和96から，96g/mol×1mol＝96g減少したことになります。

　2molの電子e－が流れたときに，電解液中の硫酸イオンの質量は96g増加し，電極Aの質量は96g減少することが分かりました。軸の項目に注意しながら，対応する直線を選んでください。

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問題鉛蓄電池の問題
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