電気化学
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下記のダニエル電池を作成した。
銅電極と亜鉛電極には2φ×40mmの
ワイヤーを使った。内径20mmの10mLビーカーに3mLの 0.01 mol･dm-3の硫酸銅水溶液と硫酸亜鉛水溶液を入れ、
ワイヤーがビーカーの底につくように深く浸漬した。
それぞれの水溶液を
飽和塩化カリウム水溶液を液絡とした塩橋を使って接続し、ダニエル電池を組み立てた。
そのダニエル電池に負荷として1kΩの抵抗器を接続して、電池を放電させた。
Zn
| 0.01 mol･dm-3 ZnSO4 || 0.01 mol･dm-3 CuSO4 |
Cu
下記の問に対して答えよ。計算問題に関しては計算過程も示すこと。
但し、
気体定数
R=8.314472
J/K・mol,
ファラデー定数F= 96485.3415C/mol,
銅の密度=8920kg/m3,
銅のモル質量=63.546g/mol,
亜鉛の密度=7410kg/m3,
亜鉛のモル質量=65.39g/mol,
とする。
-
銅電極、亜鉛電極、標準銀塩化銀電極の25度に標準酸化還元電位は、
それぞれ0.337、-0.7627、0.223〔V vs. NHE〕である。これらを数直線上にプロットせよ。
-
組み立てたときのダニエル電池の起電力〔V〕を求めよ。
但し、液温は25度一定とする。活量係数の濃度依存性はないと仮定してよい。
-
組み立てたときのダニエル電池から取り出せる電池容量〔mAh〕求めよ。
但し、電流効率100%を仮定してよい。
-
組み立てたときのダニエル電池から取り出せる電気エネルギー〔J〕を求めよ。
但し、電池の起電力は最後まで変わらないと仮定してよい。
-
放電しているときの電極表面の電流密度〔A/dm2〕を求めよ。
但し、放電電流は放電開始から一定に保たれていると仮定してよい。
-
ダニエル電池の概形を三角法で描き、平面図に電気力線の概形を示せ。
寸法線や中心線、隠れ線は一般的な製図法に従うこと。
-
60分放電したあとのダニエル電池の起電力〔V〕を求めよ。
但し、電解槽内の溶液の濃度勾配は常に0と仮定してよい。
-
放電したときの放電曲線の概形をグラフにプロットせよ。
但し、グラフの描き方は、一般的な論文投稿の書式に従うこと。
-
このダニエル電池を負極支配として設計するときの亜鉛ワイヤーの最大直径〔mm〕を求めよ。
-
この期末試験に対し、論理的な思考により、計画的にグループで、試験勉強に取り組んだエピソードを述べよ。
卒業研究
エネルギー変換
山下正通、小沢昭弥, 現代の電気化学,
丸善
,
目次
, (2012).
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准教授
伊藤智博
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