薬剤師国家試験過去問題集　物理　電気化学・電池　100回問95

第100回薬剤師国家試験　問95
NAD+及びCH3CHOの還元反応及び標準電位を以下に示した。

 

 

pH 7、25℃における、NAD+/NADH 及びCH3CHO/CH3CH2OH からなる化学電池が放電するときの標準ギブズエネルギー変化（kJ・mol-1）の値に最も近いのはどれか。1つ選びなさい。

 

1 −49.9 　
2 −23.7 　
3 −11.9 　
4　11.9 　
5　23.7

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第100回薬剤師国家試験　問95　解答解説

 

定温定圧下、化学電池の放電から取り出せるの有用な仕事の最大値(w)は、ギブズエネルギーの減少量（�僭）に等しい。

 

このことから、
本問の化学電池が放電するときの標準ギブズエネルギー変化（�僭゜）は、
電子の化学量論係数をn，標準起電力をE゜，ファラデー定数をFとすると、
次式で求められる。

 

�僭゜　＝　−w
�僭゜　＝　−（n・F・E゜）

 

 

本問の半電池の標準電位は、
CH3CHO/CH3CH2OHの方が
NAD+/NADHよりも高いため、

 

CH3CHO/CH3CH2OHが正極（カソード）、
NAD+/NADHが負極（アノード）となり、

 

全電池反応は
CH3CHO 　＋　NADH　＋　H+
→　CH3CH2OH　＋　NAD+
となる。

 

本問の化学電池では、電子の化学量論係数は2である。

 

標準起電力　＝　（正極の標準電位）　−　（負極の標準電位）
で求められる。
よって、この化学電池での標準起電力（E゜）は、
E゜＝　（−0.197V）　−　（−0.320V）
E゜＝　0.123V
である。

 

したがって、
本問の化学電池が放電するときの標準ギブズエネルギー変化（�僭゜）は、
下記のように求められる。

 

�僭゜＝　−w
�僭゜＝　−（n・F・E゜）

 

 

化学電のが放電のギブズエネルギー変化（�僭）については、
下記のリンク先を参照

 

化学電池の放電の酸化還元反応とギブズ自由エネルギー変化

 

 

★他サイトさんの解説へのリンク
100回問95（e-RECさん）

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