鉛蓄電池【高校化学・化学基礎一問一答】

目次

はじめに

【プロ講師解説】化学のグルメでは、高校化学・化学基礎の一問一答問題を公開しています。問題一覧は【スマホで出来る】一問一答(高校化学・化学基礎)でご覧下さい。


問1

鉛蓄電池の負極は【1】板、正極は【2】板である。

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解答:【1】鉛Pb【2】酸化鉛PbO2

鉛蓄電池の負極は鉛Pb板、正極は酸化鉛PbO2板である。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問2

鉛蓄電池の電池式は次の通りである。
(ー)Pb|【1】|PbO2(+)

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解答:【1】H2SO4

鉛蓄電池とは、鉛Pbと酸化鉛(Ⅳ)PbO2を希硫酸H2SO4に浸してできる電池である。

これを踏まえて、鉛蓄電池の電池式は次のように表すことができる。

\[ \mathrm{(-)Pb|H_{2}SO_{4}aq|PbO_{2}(+) }\]

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問3

鉛蓄電池の負極では鉛Pbの【1(酸化 or 還元)】反応が、正極では酸化鉛PbO2【2(酸化 or 還元)】反応が起こる。

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解答:【1】酸化【2】還元

鉛蓄電池の負極では鉛Pbの酸化反応が、正極では酸化鉛PbO2の還元反応が起こる。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問4

鉛蓄電池の放電時には、負極では【1】が酸化されて【2】が生じ、正極では【3】が還元されて【2】が生じる。【2】は電解質中の【4】とくっついて【5】を生成するため、鉛蓄電池は放電が進行すると両極に【5】が析出して電極が覆われる。電解質中の【4】は減少していくため電池の起電力は徐々に【6(増加 or 低下)】する。

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解答:【1】鉛Pb【2】鉛(Ⅱ)イオンPb2+【3】酸化鉛(Ⅳ)PbO2【4】硫酸イオンSO42ー【5】硫酸鉛(Ⅱ)PbSO4【6】低下

鉛蓄電池の放電時には、負極では鉛Pbが酸化されて鉛(Ⅱ)イオンPb2+が生じ、正極では酸化鉛(Ⅳ)PbO2が還元されてPb2+が生じる。Pb2+は電解質中の硫酸イオンSO42ーとくっついて硫酸鉛(Ⅱ)PbSO4を生成するため、鉛蓄電池は放電が進行すると両極にPbSO4が析出して電極が覆われる。電解質中のSO42ーは減少していくため電池の起電力は徐々に低下する。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問5

鉛蓄電池の負極で起こる変化を電子eを用いた反応式で表せ。

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解答:Pb + SO42ー → PbSO4 + 2e

鉛蓄電池の負極では、Pb板が溶けてPb2+が発生する。

\[ \mathrm{Pb → Pb^{2+} + 2e^{-}} \]

Pb2+は溶液中のSO42ーと反応するので、両辺にSO42ーを足すと…

\[ \mathrm{Pb + SO_{4}^{2-} → PbSO_{4} + 2e^{-}} \]

これが、鉛蓄電池の負極の反応式である。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問6

鉛蓄電池の正極で起こる変化を電子eを用いた反応式で表せ。

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解答:PbO2 + 4H+ + SO42ー + 2e → PbSO4 + 2H2O

鉛蓄電池の正極では、PbO2板が、負極から流れてきたeを受け取る。

\[ \mathrm{PbO_{2} + 4H^{+} + 2e^{-} → Pb^{2+} + 2H_{2}O} \]

負極同様、Pb2+は溶液中のSO42ーと反応するため、両辺にSO42ーを足すと…

\[ \mathrm{PbO_{2} + 4H^{+} + SO_{4}^{2-} + 2e^{-} → PbSO_{4} + 2H_{2}O} \]

これが、鉛蓄電池の正極の反応式である。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問7

鉛蓄電池の全体の反応式を書け。

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解答:Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

負極・正極の反応式を使って、鉛蓄電池全体の反応式をつくることができる。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問8

電子を負極から正極に流して電流を発生させることを【1】、それとは逆向きに電子を流すことを【2】という。

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解答:【1】放電【2】充電

電子を負極から正極に流して電流を発生させることを放電、それとは逆向きに電子を流すことを充電という。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問9

充電を行って繰り返し使用できる電池を【1】という。

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解答:【1】二次電池

充電を行って繰り返し使用できる電池を二次電池という。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

問10

充電ができず、繰り返し使うことができない電池を【1】という。

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解答:【1】一次電池

充電ができず、繰り返し使うことができない電池を一次電池という。

参考:鉛蓄電池(仕組み・反応式・充電・計算問題の解き方など)

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著者情報

元講師、薬剤師、イラストレーター
数百名の中高生向け指導経験あり(過去生徒合格実績:東工大・東北大・筑波大・千葉大・岡山大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)。
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆
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