第105回薬剤師国家試験
◆ 問100
生体における膜電位の原理を理解するためには、濃淡電池の作動原理を知ることが必要である。電解質として用いる硫酸亜鉛の濃度のみが異なる2つの亜鉛半電池を塩橋でつないだ化学電池の模式図を以下に示す。標準圧力下、298 Kにおいて半電池Rの硫酸亜鉛の初濃度を0.1mol/L、半電池Lの硫酸亜鉛の初濃度をc1mol/L とする。
なお、亜鉛半電池の反応は次式で表される（E°は標準電位を表す）。
また、硫酸亜鉛は水中では完全に電離し、その活量は濃度に等しいとする。この場合の亜鉛半電池の電極電位E（単位V）は温度 298 K では次式で表される。
この化学電池に関する記述のうち、正しいのはどれか。２つ選べ。
-
この電池はダニエル電池である。
-
c1＝0.01のとき、半電池Lがアノード（負極）となる。
-
この電池の標準起電力は 0Vである。
-
半電池Lと半電池Rの硫酸亜鉛濃度が等しくなった状態の起電力は－0.76 Vである。
-
c1＝0.01のとき、この電池の起電力は約＋0.059Vである。
◆ 問100
◆領域・タグ
◆正解・解説
正解：2、3
１ 誤
この電池は濃淡電池である。ダニエル電池とは、硫酸亜鉛ZnSO4水溶液に亜鉛板を、硫酸銅（Ⅱ）CuSO4水溶液に銅板を浸した電極を連結した電池のことである。
２ 正
亜鉛電極で構成された濃淡電池では、濃度の薄い電極で酸化反応、濃度の濃い電極で還元反応が認められる。電池において酸化反応が認めらる電極をアノード（負極）といい、還元反応が認められる電極をカソード（正極）という。
３ 正
標準起電力は、「E標準＝ER標準－EL標準」で計算することができる。そのため、この電池の標準起電力は0V（E標準＝－0.76V－（－0.76V）＝0V）となる。
４ 誤
半電池Lと半電池Rの硫酸亜鉛濃度が等しくなった状態では、電気は発生しないため、その起電力は0Vとなる。
５ 誤
電池の起電力は、下記の式で求めることができる。
これらのことから、c1＝0.01のとき、この電池の起電力は約＋0.0295Vである。
