質問: 電気分解でファラデー定数を求める 化学で硫酸の電気分解の実験をしました。 10分間の電気分解で,1分目は水素,2分目は酸素の発生した体積と電流値を測定しました。 レポートで実験結果よりファラデー定数を求めなければなりません。 レポートの問題には「なお,気体の体積については測定した室温を用い,理想気体の状態方程式を使い,標準状態(0°C,1気圧)での体積に換算しておくこと。圧力は1気圧としてよい」と書いてありました。 理想気体の状態方程式はpv=nrtですが,この公式をどう使えば標準状態での体積に換算できるのかがよく分かりません。 また,標準状態での体積を求められたとしても,どうやって実験結果からファラデー定数を求めるのかも分かりません。 教えてください。
回答: 標準状態とはここでは0°C1気圧のこと. 実際には20°Cだかの室温,1気圧で体積を測った.発生した気体を冷やして0°Cにしたらどれだけの体積になるはずか. 温度変化だけで圧力は変化せず,気体の物質量が変動しないのだから,n は一定値で変化していない.なので,n を求めるまでもなく,0°Cでの温度に換算できる → シャルルの法則 一般に気体の体積は温度圧力に依存するために,標準状態換算の体積で示されることは,stpm3 等の単位で広く使われている.stp とは standard temperature and pressure の略である.この条件で m3 で測ったら,という数値である. ただし,この場合の数値の意味は,体積というより物質量の意味になる.22.4 stpm3 = 1 kmol. でも,高校化学であれば,単に状態方程式を使う練習の意味であろう. n はもちろん室温での温度,体積,圧力の実測値から計算してよい. n がわかれば,電子が何 mol 使われたかがわかる. ファラデー定数とは,電子が 1mol あったときにどれだけの電気量を示すかという数値の意味がある.電子1個なら電気素量,1mol なら,ということ. あとは要するに比例関係を理解できるかという問題.