エネルギー化学実験成果物の公開

課題10-1

演習10-2

問1.電気量測定の実験手順書

用意するもの

• 電流計
• 電解液
• 10 mLビーカー
• クリップ電極ー６
• 電池（マンガン乾電池単3形）ー１
• 電池ボックスー１
• 可変抵抗（抵抗尺）－１
• スイッチ－１
• 電圧計－１
• ミノムシコードー４
• 硫酸銅（CuSO4）－0.37 g
• 両面テープ
• 時計皿ー１
• 精密電子天秤ー１
• プラスチックピンセット－１
• イオン交換水
• ダブルクリップ（口幅15 mm）－２

実験手順

• 硫酸銅をはかり取り、0.5 mol/L硫酸銅水溶液を3 mL調製する
• ゼムクリップを洗浄・乾燥し、質量を秤量する
• ゼムクリップ、ダブルクリップ、ビーカーを用いてセルを組み立てる
• 回路を組む
• 通電し、クリップにメッキを行う
• メッキ後のクリップを洗浄・乾燥・秤量する
• 前後の質量を比べ、メッキ量を計算する（目標：3.0 mg）
• 適切に廃液を処理する

回路は以下のように組む

問2.メートルブリッジの実験手順書

• ゼムクリップの電極面積を求める
• 求めた電極面積から、電流密度が0.02A/cm2となる電流値を求める
• メッキする銅の量と求めた電流値からファラデー定数を求めてメッキに必要な時間を計算する
• 0.5 mol･dm-3 CuSO4電解液中で、ゼムクリップに通電する
• 電池式： クリップ | 0.5 M CuSO4aq | クリップ
• 電流の操作は抵抗尺の長さを変化させて行う
• 3.0 mgの銅をめっきする

問3.電気量の計算

• 実験データが読み取れなかったので、代わりに理論値との比較を行う
• 電極面積0.6cm2、電流密度0.02Aとする
• 通電電流は電流密度＊電極面積によって求められ、0.012 A
• 0.012 Aとなるように抵抗尺を用いて回路を調整する
• 銅の原子量は63.55、3 mgの銅は4.72*10^-5 mol
• 銅イオンは２価であるので、必要な電子量は4.72*10^-5＊2＝9.44*10^-5 mol
• 必要な電気量はファラデー定数9.65*10^4(C/mol)を用いて、
  9.44*10^-5*9.65*10^4=9.11 C
• 通電時間は、9.11/0.012=759 s
• 2.9　mgの銅が得られた場合、電流効率は2.9/3.0*100=97%

シミュレータ