燃料電池【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

水素などの燃料や空気中の酸素を用い、電気エネルギーを得る電池を【1】という。

解答/解説:タップで表示

解答:【1】燃料電池

水素などの燃料や空気中の酸素を用い、電気エネルギーを得る電池を燃料電池という。

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問2

リン酸H3PO4水溶液を電解液とする燃料電池を【1】という。

解答/解説:タップで表示

解答:【1】リン酸型燃料電池

リン酸H3PO4水溶液を電解液とする燃料電池をリン酸型燃料電池という。

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問3

リン酸型燃料電池の電池式は次の通りである。
(ー)H2【1】|O2(+)

解答/解説:タップで表示

解答:【1】H3PO4

リン酸型燃料電池は、リン酸H3PO4水溶液を電解液とする燃料電池である。

これを踏まえて、リン酸型燃料電池の電池式は次のように表すことができる。

\[ \mathrm{(-)H_{2}|H_{3}PO_{4}aq|O_{2}(+) }\]

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問4

リン酸型燃料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。

解答/解説:タップで表示

解答:H2 → 2H + 2e

リン酸型燃料電池の負極の反応式は次の通りである。

\[ \mathrm{H_{2} → 2H^{+} + 2e^{-}} \]

水溶液中のH2がeを放出してHとなる。

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問5

リン酸型燃料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。

解答/解説:タップで表示

解答:O2 + 4H + 4e → 2H2O

リン酸型燃料電池の正極の反応式は次の通りである。

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

O2がHとeを受け取りH2Oとなる。

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問6

リン酸型燃料電池の全体の反応式を書け。

解答/解説:タップで表示

解答:2H2 + O2 → 2H2O

リン酸型燃料電池の負極と正極の反応式をまとめて、リン酸型燃料電池全体の反応式をつくる。

\[ \begin{array}{rr}
& \mathrm{H_{2} → 2H^{+} + 2e^{-} ×2}\\
+\big{)}&\mathrm{O_{2} + 4H^{+} + 4e^{-} → 2H_{2}O}\\
\hline
&\mathrm{2H_{2}+O_{2} → 2H_{2}O}
\end{array} \]

これが、リン酸型燃料電池の全体式である。電子eの数を合わせて消すために、負極の式を×2していることに注意しよう。

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問7

水酸化カリウムKOH水溶液を電解液とする燃料電池を【1】という。

解答/解説:タップで表示

解答:【1】アルカリ型燃料電池

水酸化カリウムKOH水溶液を電解液とする燃料電池をアルカリ型燃料電池という。

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問8

アルカリ型燃料電池の電池式は次の通りである。
(ー)H2【1】|O2(+)

解答/解説:タップで表示

解答:【1】KOH

アルカリ型燃料電池は、水酸化カリウムKOH水溶液を電解液とする燃料電池である。

これを踏まえて、アルカリ型燃料電池の電池式は次のように表すことができる。

\[ \mathrm{(-)H_{2}|KOHaq|O_{2}(+)} \]

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問9

アルカリ型燃料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。

解答/解説:タップで表示

解答:H2 + 2OH → 2H2O + 2e

アルカリ型燃料電池の負極の反応式は、次の通りである。

\[ \mathrm{H_{2}+2OH^{-} → 2H_{2}O + 2e^{-}}\]

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問10

アルカリ型燃料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。

解答/解説:タップで表示

解答:O2 + 2H2O + 4e → 4OH

アルカリ型燃料電池の正極の反応式は、次の通りである。

\[ \mathrm{O_{2} + 2H_{2}O + 4e^{-} → 4OH^{-}} \]

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

問11

アルカリ型燃料電池の全体の反応式を書け。

解答/解説:タップで表示

解答:2H2 + O2 → 2H2O

正極と負極の反応式をまとめると、次のようになる。

\[ \begin{array}{rr}
& \mathrm{H_{2} + 2OH^{-} → 2H_{2}O + 2e^{-} ×2} \\
+\big{)}&\mathrm{O_{2}+2H_{2}O+4e^{-}→4OH^{-}}\\
\hline
&\mathrm{2H_{2}+O_{2} → 2H_{2}O}
\end{array} \]

参考:燃料電池(リン酸型・アルカリ型の仕組み、各極の反応式など)

【新課程対応】化学の計算ドリル大好評発売中!

高校化学・化学基礎の計算問題が苦手な人に向けた計算ドリルを発売しました。豊富な問題数で、入試頻出の計算問題の解き方を身につけることができます。

【新課程対応】無機化学ドリル発売中!

無機化学の知識を総ざらいできるオリジナル問題集ができました。解答・解説編には入試頻出事項が一通りまとめられており、まとめノート/参考書としての役割も果たします。

【新課程対応】有機化学ドリル発売中!

有機化学に関する入試頻出事項を演習することのできるオリジナル問題集が紙の本になりました。暗記項目だけではなく、計算問題や思考力が問われる問題についても触れています。

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
気に入ったらシェアしてね!
目次