国家公務員総合職（化学・生物・薬学）R1年 問36解説

　問 題　　　　　

電池に関する記述 ㋐～㋔ のうち妥当なもののみを挙げているのはどれか。ただし、ファラデー定数を 9.65 × 10⁴ C・mol^-1 とする。

㋐　鉛蓄電池を放電すると、正極及び負極の表面に硫酸鉛（Ⅱ）が生じ、電解液の濃度は減少する。

㋑　マンガン乾電池は、正極活物質に亜鉛、負極活物質に二酸化マンガンを用いた一次電池である。

㋒　リチウム電池は、負極活物質にイオン化傾向の大きいリチウム、電解液にリチウム塩水溶液を用いた二次電池である。

㋓　燃料電池には様々な種類があり、室温から100 ℃ 程度の作動温度をもつ固体酸化物形燃料電池、500 ℃ 付近の作動温度をもつリン酸形燃料電池などが挙げられる。

㋔　アルカリ形水素－酸素燃料電池において、正極で 2.00 mol の酸素 O₂ が還元されるときに流れる電気量は7.72 × 10⁵ C である。

1．㋐、㋒
2．㋐、㋔
3．㋑、㋒
4．㋑、㋓
5．㋓、㋔

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

㋐ は妥当な記述です。
鉛蓄電池の放電では、両極ともに硫酸鉛が生じます。

㋑ ですが
正極に二酸化マンガン、負極に亜鉛です。正極と負極が逆です。㋑ は誤りです。

㋒ ですが
電解液は有機溶媒にリチウム塩を溶解したものが用いられます。リチウム塩「水溶液」ではありません。また、「リチウム電池」は一次電池です。二次電池ではありません。リチウムイオン電池やリチウムイオンポリマー電池は、負極にリチウムイオンを吸蔵する炭素等を使った二次電池です。よって、㋒ は誤りです。

㋓ ですが
リン酸形燃料電池の作動温度が 150 ~ 200℃ 程度、固体酸化物形燃料電池の作動温度は 700 ~ 1000 ℃ 程度です。よって、㋓ は誤りです。

㋔ は妥当な記述です。
2H₂ + O₂ → 2H₂O で、電子が 4 mol 流れます。 酸素 2 mol が還元されると、流れる電子は 8mol です。電子 1mol で 9.65 × 10⁴ C なので、８倍すると 7.72 × 10⁵ です。

以上より、正解は 2 です。