2枚の銀板を、0.10 mol/L と 0.0010 mol/L の硝酸銀水溶液…
2枚の銀板を、0.10 mol/L と 0.0010 mol/L の硝酸銀水溶液にそれぞれ浸し、両液を塩橋でつないで濃淡電池をつくった。両極を導線でつないだときの記述として、正しいのはどれか。
- ⑴ 濃度の高い側の銀板が正極となり、その表面で銀イオンが還元されて銀が析出する。濃度の高い側ほど電極電位が高くなるため、そこが正極となって銀イオンが受け取る電子で銀が析出します。
- ⑵ 起電力は2つの液の濃度の差に比例し、濃度の比が同じでも差が変われば値が変わる。起電力は濃度の比の対数に比例します。比が同じなら差が変わっても起電力は同じです。
- ⑶ 溶液の温度を上げても起電力は変化せず、2つの液の濃度の比によって値が定まる。ネルンストの式には絶対温度が含まれるため、濃度の比が同じでも温度が上がれば起電力は大きくなります。
- ⑷ 放電を続けると両液の銀イオン濃度の差が広がっていき、起電力はしだいに大きくなる。放電により高濃度側は薄まり低濃度側は濃くなるので、濃度の差は縮まり起電力は小さくなっていきます。
- ⑸ 塩橋を取り除いても、銀板どうしを導線でつないでおけば電流は流れ続ける。塩橋はイオンを移動させて電気的な中性を保つ役割をもち、取り除くと回路が切れて電流は止まります。
- ⑹ 両極が同じ金属なので標準電極電位の差が0となり、導線をつないでも起電力は生じない。標準電極電位は同じでも、ネルンストの式により濃度の違いが電位の差を生むため、起電力が生じます。
解説
正解は⑴です。同じ金属の電極でも、イオンの濃度が違えばネルンストの式により電極電位に差が生じ、濃度の高い側が正極になります。正極では銀イオンが還元されて銀が析出し、負極では銀が酸化されて溶け出します。起電力は濃度の比の対数と絶対温度に比例し、放電が進んで濃度の差が縮まると小さくなります。塩橋はイオンの通り道として回路をつなぐ働きをもちます。
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