析出物質による過電圧の違い
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無機・分析化学応用実験
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小単元
概要
【結果】電解液の種類による過電圧η〔V〕の違いを示す電圧−電流プロット、アノードの種類による過電圧の違いを示す電圧−電流プロット、カソードの種類による過電圧の違いを示す電圧−電流プロット
参考書より、理論分解電圧を求める。アノードとカソードに白金を用いて0.1M H2SO4, 0.1M NaOH、0.1M HClの電流電位曲線を測定し、分解電圧を求める。方眼紙へのプロットは測定と同時に行うこと。理論分解電圧と実測値から過電圧を求める。電流の測定にはカレントフォロアを、電圧の測定にはエレクトロメータを用いることを推奨する。
Pt/H2SO4/Pt
Pt/NaOH/Pt
Pt/HCl/Pt
電圧―電流曲線1)
白金2)／硫酸3)／水酸化ナトリウム4)／塩酸5)
水溶液電解6)
＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
水素過電圧、酸素過電圧、塩素過電圧などが重要。工業電解などでは電力効率を高めるために触媒作用のある物質を電極に使ったりして過電圧を小さくします。
【酸性・アノード】
2H2O<->O2+4H(+)⇒#253@反応;7)
2Cl(-)<->Cl2(g)⇒#98@反応;8)
【酸性・カソード】
H2<->H(+)水素の酸化還元9)
【アルカリ性・アノード】
4OH(-)<->O2+2H2O4OH(-)<->O2+2H2O10)
【アルカリ性・カソード】
2OH(-)+H2<->2H2O2OH(-)+H2<->2H2O11)
(
1)
電圧―電流曲線,
電圧,
電流, (
プロット).
(
2)
白金,
,
Pt,
=
0 g/mol, (
化学種).
(
3)
硫酸,
sulfuric acid,
H2SO4,
=
98.07948 g/mol, (
化学種).
(
4)
水酸化ナトリウム,
sodium hydroxide,
NaOH,
=
39.99714 g/mol, (
化学種).
(
5)
@ >
無機材料 >
酸 >
塩酸塩酸,
hydrochloric acid , (
材料).
(
6)
工業電解 >
水溶液電解山下正通、小沢昭弥,
現代の電気化学, 丸善, , (
2012).
(
7)
O2 + 4
H+ + 4
e- ↔ 2
H2O Eº =
1.229V,
=
1.229 V, (
反応-
253).
(
8)
Cl2 + 2
e- ↔ 2
Cl- Eº =
1.3583V,
=
1.3583 V, (
反応-
98).
(
9) 2
H+ + 2
e- ↔
H2 Eº =
0V,
=
0 V, (
反応-
1).
(
10)
O2 + 2
H2O + 4
e- ↔ 4
OH- Eº =
0.401V,
=
0.401 V, (
反応-
248).
(
11) 2
H2O + 2
e- ↔ 2
OH- +
H2 Eº =
-0.8285V,
=
-0.8285 V, (
反応-
241).