「電池・電気分解」ミニテスト10問 — 苦手克服トレーニング

正解：（2）

ダニエル電池は亜鉛板（負極）と銅板（正極）を使います。負極では亜鉛が溶けてZn²⁺になる酸化反応が起こり、正極では銅イオンCu²⁺が銅として析出する還元反応が起こります。イオン化傾向はZn＞Cuです。

正解：（2）

電池の正極では還元反応（電子を受け取る反応）が起こります。負極では酸化反応（電子を放出する反応）が起こります。「正極＝還元、負極＝酸化」は電池の基本です。

正解：（1）

鉛蓄電池の放電反応: Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O。負極のPbと正極のPbO₂がともにPbSO₄に変わり、硫酸が消費されて水が生成します。充電時は逆反応が起こります。

正解：（2）

放電により硫酸(H₂SO₄)が消費されて水(H₂O)が生成するため、電解液の硫酸濃度が低下し、比重は小さくなります。逆に充電すると硫酸が再生されて比重は大きくなります。比重計で充電状態を確認できます。

正解：（1）

ファラデーの法則:「電気分解で析出する物質の量は、流した電気量（電流×時間）に比例する」。電気量の単位はC（クーロン）で、1F（ファラデー定数）= 96500 Cで1molの電子に相当します。

正解：（2）

ファラデー定数 F = 96500 C/mol（≒9.65 × 10⁴ C/mol）。電子1molの電気量に相当します。電気分解の計算問題では、電気量Q = I（電流A）× t（時間s）をFで割ってmol数を求めます。

正解：（1）

陰極（還元反応）ではCu²⁺が電子を受け取り、金属銅として析出します: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu。陽極（酸化反応）では水が酸化されて酸素が発生します: 2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻。

正解：（2）

電気量Q = 2A × 965s = 1930C。電子のmol数 = 1930 / 96500 = 0.02mol。Cu²⁺ + 2e⁻ → Cuより、Cu析出量 = 0.02 / 2 = 0.01mol。質量 = 0.01 × 64 = 0.64g。

正解：（2）

電気分解の陽極では酸化反応が起こります。陰極では還元反応が起こります。電池とは正負が逆になるので注意: 電池の正極=還元、電気分解の陽極=酸化。覚え方:「電池と電気分解で陽極・陰極の反応は同じ（陽極=酸化、陰極=還元）」。

正解：（1）

燃料電池は水素(H₂)と酸素(O₂)の化学反応（2H₂ + O₂ → 2H₂O）で電気エネルギーを取り出す装置です。燃焼ではなく電気化学反応を利用するため、効率が高く、生成物は水のみでクリーンです。