ボルタ電池の仕組み

ボルタ電池の仕組みについて、「電池のキソ」で紹介した3STEPで説明していく。


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STEP1

まずは、イオン化傾向の大きい金属板が溶ける。

CuとZnではZnの方がイオン化傾向が高い。従って、Zn板が溶け出す。
また、ZnがZn2+という陽イオンになったので、eが発生していることも確認しておこう。

STEP2

次に、STEP1で発生したeがCu板側に伝わる。

この時、電子が通過することで(電流が発生して)豆電球が点灯していることに注目しよう。

STEP3

Cu板に流れてきた電子は、希H2SO4中に存在しているHとくっつく。(=気体のH2発生)


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ボルタ電池の問題点

ボルタ電池は、正極で気体の水素(H2)を発生する。
ボルタ電池を使い続けるとこのH2がCu板の周りに溜まってきてしまうんだ。

溜まったH2は、水溶液中のHが負極からやってきたeを受け取るのを妨害してしまう。

その結果、電子の受け渡しに不具合が生じ、電圧が急激に低下する「分極」という現象が起こる。

このような問題点があったため、ボルタ電池は実用化には至らなかった。


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問題演習

問題

(1)両極での反応を、eを含むイオン反応式で書け。
(2)放電してすぐに電圧が低下することをなんというか。
(3)(2)の語を用いてボルタ電池の問題点を指摘しなさい。

解答

(1)正極:2H++2e→H2
   負極:Zn→Zn2++2e
(2)分極
(3)例:発生したH2が気泡としてCu板の表面にくっついてしまい、それが邪魔で新たにきたeをH+が受け取りづらくなって分極を起こしてしまうから。

解説

(1)

正極:2H++2e→H2
負極:Zn→Zn2++2e

まずは、イオン化傾向の高いZn板が溶け出す。
これが負極の反応式だね。
次に、Cu板へと伝わってきたeを水溶液中のH+が受け取って水素が発生する。

(2)

これは覚えてるかどうかだね。
放電後にすぐ電圧が下がってしまう現象を分極という。

(3)

これも、解答に書いてあるとおりだ。


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