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1[7급 국가직 화학개론] 23년 1회차

다음은 납 축전지의 전지 반응식과 25 °C에서의 표준 기전력( $E^\circ$ )이다.
이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? $\mathrm{Pb}(s) + \mathrm{PbO_2}(s) + \mathrm{2H^+}(aq) + \mathrm{2HSO_4^-}(aq)$ 
 $\rightleftarrows \mathrm{2PbSO_4}(s) + \mathrm{2H_2O}(l) \qquad E^\circ = 2.05\ \mathrm{V}$

pH를 증가시키면 기전력은 증가한다.

H₂O을 추가하면 기전력은 감소한다.

Pb을 추가해도 기전력은 변하지 않는다.

전지가 평형 상태에 도달하면 기전력은 0 V이다.

해설

옳지 않은 것은 pH를 증가시키면 기전력이 증가한다는 설명이다.
고체와 물의 활동도를 1로 두면 Nernst 식은 다음과 같다.
 $E = E^\circ - \dfrac{0.0592}{2}\log\dfrac{1}{[\mathrm{H^+}]^2[\mathrm{HSO_4^-}]^2}$ 
pH를 높이면  $[\mathrm{H^+}]$ 가 줄어 반응 지수 Q가 커지므로 기전력은 감소한다.
물을 추가하면  $\mathrm{H^+}$ 와  $\mathrm{HSO_4^-}$ 가 묽어져 Q가 커지므로 기전력이 감소한다.
Pb은 고체라 반응 지수에 들어가지 않으므로 양을 늘려도 기전력이 변하지 않는다.
평형에서는 Q = K,  $\Delta G = 0$ 이 되어 기전력도 0 V이다.

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