電気化学

質問

鉛蓄電器の消耗度を知るのに電解液の比重を測定するのはなぜですか？
電極反応式を使って教えてください。お願いします

回答No.2

rei00 · ベストアンサー

既に回答が出ていますので蛇足に近いですが・・・。

　参考 URL（高等学校＿化学＿テキスト）の「化学 Ib」の「第６章　e-の授受による化学変化」の「6.4　電池」を御覧下さい。「6.4.6　鉛蓄電池」です。反応式も出ています。

　起こっている反応はトータルで次のものです。

　　　Pb ＋ PbO2 ＋ 2H2SO4 → 2PbSO4 ＋ 2H2O

　ここで，反応で生じる硫酸鉛（PbSO4）は不溶性の固体で電極表面に付着します。つまり，溶液中にあった SO4(2-) イオンが PbSO4 として溶液外に出ます。逆に，PbO2 として固体（電極）中にあった酸素原子は H2O の形で溶液中に入ってきます。

　溶液から出ていくのが 2SO4(2-) で溶液に入ってくるのが 2O です。明らかに出ていく方が多いですので，溶液の質量は軽くなります。つまり，比重が軽くなるわけです。

参考URL：

http://www.ed.kanazawa-u.ac.jp/~kashida/

回答No.4

Zincer

反応前後の電解質の質量を論点にするならば前回答者の回答で問題ないと思いますが、論点は比重ですので話は複雑（簡単？）になります。
rei00さんの示している反応式に手を加えますと

Pb(s) ＋ PbO2(s) ＋ 2H2SO4aq.(l) → 2PbSO4(s) ＋ 2H2O(l)
ここで
ｓ：固体
ｌ：液体
aq：水溶液

となります。（ここまではrei00さんの回答の通りです。）
ここで両辺の液体成分に着目すると、
「硫酸（水溶液）」→「水」
の反応が起きていることになります。（これが＃１でのoshiete_gooさんの回答になります。）
後は常識の捉え方の問題になるとは思いますが、明らか（？）に硫酸の方が水よりも密度が大きいので、 鉛蓄電器の消耗に伴って電解液の密度（比重）は低くなっていきます。

回答No.3

oshiete_goo

電極の質量変化(⇔電解液の質量変化[水の蒸発等を無視したとき])を定量的に議論するときは, #2でrei00さんご説明のように「電解液から出て行くものと入ってくるもの」をきちんと勘定することが必要になります.

裏返して言えば, 水の蒸発を別にすれば, 「電極側から見て増加する分と減少する分を定量的に見積もる」ことになり, 電極ごとの反応式をもとに流れた電気量(例えば電子2molが流れたとき)に対する質量変化(負極では96gの増加,正極では96-32=64gの増加)を考察し,後は比例計算です.

#1ではPbO2のOの行き先に触れなかったので, いくぶん雑な説明になりました.
rei00さん的確なご指摘ありがとうございます.

回答No.1

oshiete_goo

参考URL
http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/denchi4.htm
などにもあるように, 放電につれてどちらの極の反応でも電解質である硫酸(正確にはＳＯ4^2-)が消費されて, 電解質の比重が減少していくためです.

反応式そのものは教科書や参考URLでお調べ下さい.

参考URL：

http://www.geocities.com/yoshihitoshigihara/denchi4.htm