質問: この電池の問題の解説お願いします。
回答: 鉛電池は、放電すると正極にも負極にも水に不溶の PbSO4 が析出します。 鉛蓄電池の特徴は、充電ができる電池だという事です。放電すると正極板にも負極板にも PbSO4 が析出しますが、電流を放電時と逆向きに流すと、上に並べた反応式と逆向きの反応が起こり、負極では PbSO4 が Pb に、正極では PbSO4 が PbO2 になる反応が起こり、電池は放電前の状態に戻ります。 このように充電可能な電池のことを、蓄電池あるいは二次電池といいます。 鉛蓄電池を題材とする問題では極板の質量変化や電解液の濃度変化が良く出題されますが、このような問題は、次の1~3を使って解くことができます。 1)負極の質量変化について 1式より、2mol の e- が通過すると、負極は Pb が PbSO4 に変化しますから、負極は SO4 1mol 分(96g) 質量が増加します。 → 負極では 1mol の e- が通過するごとに 48g の質量増加が起こる。 2)正極の質量変化について 2式より、2mol の e- が通過すると、正極は PbO2 が PbSO4 に変化しますから、正極は SO2 1mol分(64g) 質量が増加します。 → 正極では 1mol の e- が通過する毎に 32g の質量増加が起こる。 3)電解液の質量変化について 3式より、2mol の e- が通過すると、2mo lの H2SO4 が消費されて 2mol の H2O が生成しますから、電解液の質量は 98 × 2 - 18 × 2 = 160g 減少します。 → 電解液は、1mol の e- が通過するごとに H2SO4 が98g減少し、H2O が 18g 増加する。 電解液全体は 80g 減少する。 負極、正極は常に1.5倍の関係です