電池

質問

初めまして。
電池についての質問です。
(1)酸性の水溶液では水素が発生しますが、
中性、たとえばＮａＣｌaq（食塩水）では、何が発生するんですか？
(2)１mol/l Ｈ２ＳＯ４（硫酸）とＮａＣｌaqでは、
どちらの起電力の方が大きいですか？
(3)亜鉛にスズ、鉄、銅、マグネシウム、アルミニウム、鉛
を組みあわせて使う時（硫酸を用いる）、起電力の順番はどのようになりますか？理由もお願いします。アルミニウムと亜鉛、
マグネシウムと亜鉛のときは他と違う向きだそうですが、純粋に
電圧のみで。

私は電池の仕組みもわかっていないので厳しいです。電池の仕組みについてのページがあれば、コピペしてくださるとありがたいです。

お願いします。

回答No.2

kb-nike · ベストアンサー

ANo.1 補足です。

（0）酸化還元電位：
元素（一般的には原子団を含めて）の（溶液中での）酸化・還元されやすさ（イオンに成りやすさ）を示す値です。
（標準）酸化還元電位の順に並べたモノを「電気化学順列」といいます。
「金属のイオン化傾向」をより定量的にしめしたモノです。
（酸化還元電位は測定条件で変化しますから、標準の条件に従った値を「標準酸化還元電位」と言います。）

２H^+　＋　２e^-　→←　H2　　（註：矢印は上下に重ねて書きます。可逆反応を示します。）
を標準の値（ゼロ）として表記します。

酸化還元電位の値の符号がマイナスの元素は酸化（金属の場合イオン化）しやすい。例　K。
符号がプラスのものは酸化されにくい。例　Cu。　

（1）希硫酸溶液と食塩水：
例えば、亜鉛電極と銅電極を食塩水に浸したときは、
Znの標準酸化還元電位：　-0.763 V
Cu　　々　　　　　　：　+0.337 V
亜鉛電極側：　Zn　→　Zn^(2++)　＋　２e^-
銅　々　　：　Cu^(2++)　＋　２e^-　→　Cu
の反応が進み、結果、全体としては、
Zn　+　Cu^(2++)　→　Zn^(2++)　+　Cu
金属のイオン化だけが進みます。
（NaCl は+/-のイオンとして電流（電子）を運ぶ役目をしているだけです。）

一方、
希硫酸溶液では、H^+ イオンが多く存在するために、金属板（金属電極）間の反応に加えて
２H^+　+　２e　→　H2　
の反応が生じて水素が発生します。

（2）希硫酸溶液と食塩溶液での電圧について：
例えば、亜鉛と銅の場合、
Zn：　-0.763 V
H2：　 0.0 V
Cu：　+0.337 V
標準酸化還元電位はこの通りですが、反応溶液中では、電極面での反応速度や電流・電子の移動速度など複雑な条件が絡むので、（厳密に計算すれば分かるかも知れませんが）私には分かりませんとしかお答えできません。

（3）
スズ：　-0.136V　（Sn／Sn^(2++)）
鉄：　　-0.440V　（Fe／Fe^(2++)）
マグネシウム：　-2.363V　（Mg／Mg^(2+)）
アルミニウム：　-1.662V　（Al／Al^(3+)）
鉛：　　-0.126V　（Pb／Pb^(2+)）

電池としての電圧（電位差）はこれらの値の引き算でよろしいかと…。
例：　亜鉛と銅　→　0.337　－　(-0.763)　＝　1.1（V）
因みに、1M 硫酸でのこの電池(ダニエル電池）の電位差は 1.1V とされています。

ＵＲＬ：
ＳＡＮＹＯ　「電池の基礎知識」（初歩むき）↓
http://www.sanyo.co.jp/cs/academy/kisotisiki/kisotisiki.html

ＴＤＫ　「テクノ雑学」　未だ主役の身近なエネルギー源　（各種電池の起電力データ有り）↓
http://www.tdk.co.jp/techmag/knowledge/200510/index.htm

山形大学　（非公式）ホームページ　「電池」関連↓
https://a.yamagata-u.ac.jp/amenity/Knowledge.asp?DSN=Electrochem&nKnowledgeID=987

ウィキペディア（Wikipedia）　「電池」関連↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%e9%9b%bb%e6%b1%a0#.E5.8C.96.E5.AD.A6.E9.9B.BB.E6.B1.A0

いろいろ探してみましたが、教科書以外の各種の金属の組み合わせで電池を作る（原理的な）実験というのは案外無いものですね。
ご期待に添えず申し訳ありません。

回答No.1

kb-nike

（1）水溶液を「電解すれば」ということとして：
食塩水では、水素（H2）と塩素（Cl2）が発生します。
（NaはNa+イオンになる傾向が強いのでNa（金属）が生成することはありません。）

（2）：
正確な答えを持ち合わせていません。

（3）
原則として、酸化還元電位の順になります。

電池の仕組み：
電池工業会のホーム・ページを挙げておきます。
このページの左側にいろいろな情報へのリンクがあります。

参考URL：

http://www.baj.or.jp/knowledge/chronology.html

補足

(1)そうではなくて、化学電池の際の、
　金属を入れる溶液の話です。
　理論上硫酸を使うと＋極から水素が出ると聞きました。
　それを塩化ナトリウム水溶液に変えるとどうなるかという事を
　お聞きしているのです。
　もしかして、化学電池によって発生した電気によって
　電気分解されるのですか？
(2)正確な値はいいので、どちらか大きいかだけ教えてください。
(3)酸化還元電位ってなんですか？
　どの組み合わせが大きいかだけ答えていただけたら・・・・・

化学電池についてもぜひコピペお願いします。