그림은 갈바니 전지를 나타낸 것이고, 표는 25 ℃에서 전극 금속과 관… | [변리사 1차] 13년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[변리사 1차] 13년 1회차

그림은 갈바니 전지를 나타낸 것이고, 표는 25 ℃에서 전극 금속과 관련된 반쪽반응의 표준 환원 전위(E^o)이다. 

전지가 작동할 때, 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, Cu와 Zn의 원자량은 각각 63과 65이다.)

전지가 작동할수록 환원 전극이 들어있는 용액의 푸른색이 옅어진다.

환원 전극의 표준 환원 전위는 0.36 V이다.

전지의 표준 전위는 1.10 V이다.

염다리를 통해 이동하는 양이온의 총전하량과 음이온의 총전하량의 각 절대값은 같다.

산화 전극에서 감소한 금속의 질량은 환원 전극에서 석출된 금속의 질량보다 크다.

해설

환원 전극에서 일어나는  $\mathrm{Cu}^{2+}+2e^- \to \mathrm{Cu}(s)$  의 표준 환원 전위는 0.34 V이므로 0.36 V라는 설명이 옳지 않다.
그림의 전지는 왼쪽 ZnSO₄ 수용액에 담근 Zn 전극과 오른쪽 CuSO₄ 수용액에 담근 Cu 전극을 도선과 염다리로 연결한 것이고, 표에는 Cu⁺+e^-→Cu(s) 0.52 V, Cu²⁺+e^-→Cu⁺(aq) 0.16 V, Zn²⁺+2e^-→Zn(s) −0.76 V가 주어져 있다.
전위는 그대로 더할 수 없고  $\Delta G^\circ=-nFE^\circ$  로 합쳐야 한다.
 $(-1F)(0.16)+(-1F)(0.52)=-1F(0.68)=-2FE^\circ$ 
 $E^\circ=\dfrac{0.68}{2}=0.34\ \mathrm{V}$ 
나머지 설명은 모두 옳다.
전지의 표준 전위는  $0.34-(-0.76)=1.10\ \mathrm{V}$  이다.
Cu²⁺가 소모되므로 환원 전극 쪽 용액의 푸른색이 옅어진다.
염다리는 두 반쪽 전지의 전기적 중성을 유지시키므로 이동한 양이온과 음이온의 총전하량 절대값은 같다.
산화 전극에서 녹은 Zn과 환원 전극에 석출된 Cu의 몰수는 같은데 원자량이 Zn 65 > Cu 63 이므로 질량 감소가 석출량보다 크다.

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