高校基礎Chapter 27約10分
電池と電気分解
電池は「化学エネルギー→電気」、電気分解は「電気→化学変化」。方向が逆なだけ。
#電池#電気分解#ファラデー#酸化還元#ボルタ電池
つまり「電子の流れる向き」が違うだけ
電池 = 酸化還元反応で電子が流れる → 電気を取り出す
電気分解 = 外から電気を流して反応を起こす
電池の基本
| 極 | 反応 | イオン化傾向 |
|---|---|---|
| 負極(−) | 酸化(電子を放出) | 大きい金属 |
| 正極(+) | 還元(電子を受け取る) | 小さい金属 |
イオン化傾向大 > イオン化傾向小 → 大きい方が負極
ボルタ電池(希硫酸中のZnとCu)
負極(Zn):Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
正極(Cu):2H⁺ + 2e⁻ → H₂
ファラデーの法則(電気分解)
問1 1.0A を965秒流したとき陰極に析出するCu(M=64)は?
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu なので n(Cu) = 0.010/2 = 0.0050 mol
💡豆知識
スマートフォンのリチウムイオン電池は、充電・放電のたびに Li⁺ イオンが正極と負極の間を移動している。完全に充電した状態で約1500回充放電すると容量が約80%に低下するのは、繰り返しのイオン移動で電極材料が徐々に劣化するため。現代の電池技術は電気化学(電池・電気分解)の応用そのものだ。
⚠よく間違えるところ
電池の「正極・負極」と電気分解の「陽極・陰極」を混同しやすい。電池:負極で酸化(電子を放出)・正極で還元。電気分解:陽極で酸化・陰極で還元。どちらも「酸化が起きる極(電子が出る)= 電子の流れ出る側」という共通ルールがある。
✓重要ポイント
まとめ
- 負極/陽極:酸化(電子を放出)
- 正極/陰極:還元(電子を受け取る)
- F = 96500 C/mol(ファラデー定数)
- Q = It、n(e⁻) = Q/96500
まとめ
- 負極:酸化・イオン化傾向大
- 正極:還元・イオン化傾向小
- 電気分解:陽極=酸化、陰極=還元
- Q = It、n(e⁻) = Q/96500
// quiz
確認問題
Q1.電池の負極(酸化が起きる極)はどれか?
Q2.ファラデーの法則で電子1molの電気量は何Cか?
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