【ファラデーの法則】電気量計算の公式・解き方（演習問題付き）

はじめに

【プロ講師解説】このページでは『【ファラデーの法則】電気量計算の公式・解き方（演習問題付き）』について解説しています。

ファラデーの法則

• 電極で変化するイオンの物質量（mol）は流れた電気量（C）に比例する。
• これをファラデーの法則という。

電気量・ファラデー定数

• 電気量はクーロン（C）とファラデー（F）の2つの単位で表される。
• 1Cは1アンペア（A）の電流が１秒間流れたときの電気量である。

\[ \mathrm{電気量(C) ＝ 電流(A) × 時間(秒)} \]

• 1Fは電子1molのもつ電気量である。

\[ \mathrm{電気量(F) ＝ 9.65 × 10^{4}(c/mol)} \]

• ちなみに、この9.65×10⁴という数値はファラデー定数とよばれる。

電気量計算の解法

• 電気量計算は上の関係を意識すれば誰でも簡単に解くことができる。いくつか例題用いて解説していこう。

（１）

• 問題文に電流（A）と時間（秒）が書かれているので、まずはそれを使って流れた電気量（C）を求める。

\[ \mathrm{5(A)×3860(秒)=19300(C)} \]

• 次に、求めた電気量とファラデー定数を用いて流れた電子e^ーのmolを求める。

\[ \begin{align}
\mathrm{e^{-}(mol)}&\mathrm{=\frac{ 19300(C) }{ 9.65×10^{4}(C/mol) }}\\
&=0.2
\end{align} \]

（２）

• まずは、電気量とファラデー定数を用いて流れた電子e^ーのmolを求める。

\[ \begin{align}
\mathrm{e^{-}(mol)}&\mathrm{=\frac{ 9650(C) }{ 9.65×10^{4}(C/mol) }}\\
&=0.1
\end{align} \]

• 次に、反応量計算を行い、銅の析出量を求める。

\[ \begin{align}&2:64=0.1:x\\
&\leftrightarrow x=3.2(\mathrm{g}) \end{align}\]

（３）

• 問題文に電流（A）と時間（秒）が書かれているので、まずはそれを使って流れた電気量（C）を求める。

\[ \mathrm{3(A)×1930(秒)=5790(C)} \]

• 次に、求めた電気量とファラデー定数を用いて流れた電子e^ーのmolを求める。

\[ \begin{align}
\mathrm{e^{-}(mol)}&\mathrm{=\frac{ 5790(C) }{ 9.65×10^{4}(C/mol) }}\\
&=0.06
\end{align} \]

• 最後に、反応量計算を行い、酸素の発生量を求める。

\[ \begin{align}&22.4:4=x:0.06\\
&\leftrightarrow x=0.336(\mathrm{L}) \end{align}\]