今回は令和3年度 機械科目 A問題12を解説します。鉛蓄電池の初充電時に正極・負極にできる物質と、過充電時に両極から発生するガスに関する空所補充問題です。★電気化学5（平成20年度A問題13）も同じ鉛蓄電池がテーマですが、本問は生成物質の名称を問う穴埋め形式、電気化学5は酸化・還元反応の正誤を問う形式で、視点が異なります。
鉛蓄電池は正極・負極とも硫酸鉛（PbSO₄）に戻る点、初充電で正極に二酸化鉛、負極に鉛ができる点、過充電では水の電気分解で正極から酸素ガス、負極から水素ガスが発生する点を順に整理すれば解けます。
令和3年度 機械科目 A問題12：問題文と選択肢
まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。
電験3種 機械科目 【電気化学】 令和3年度 A問題12
次の文章は，鉛蓄電池に関する記述である。
鉛蓄電池は，正極と負極の両極に（ア）を用いる。希硫酸を電解液として初充電すると，正極に（イ），負極に（ウ）ができる。これを放電すると，両極とももとの（ア）に戻る。
放電すると水ができ，電解液の濃度が下がり，両極間の電圧が低下する。そこで，充電により電圧を回復させる。過充電を行うと電解液中の水が電気分解して，正極から（エ），負極から（オ）が発生する。
上記の記述中の空白箇所(ア)〜(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。
（ア） （イ） （ウ） （エ） （オ） (1) 鉛 硫酸鉛 二酸化鉛 水素ガス 酸素ガス (2) 鉛 二酸化鉛 硫酸鉛 水素ガス 酸素ガス (3) 硫酸鉛 鉛 二酸化鉛 水素ガス 酸素ガス (4) 硫酸鉛 二酸化鉛 鉛 酸素ガス 水素ガス (5) 二酸化鉛 硫酸鉛 鉛 酸素ガス 水素ガス
出題のポイント：鉛蓄電池の充放電生成物
鉛蓄電池は、初充電前および放電後には両極が硫酸鉛です。充電後は正極が二酸化鉛、負極が鉛となります。この状態変化と、過充電時の水の電気分解を分けて整理します。
ポイント解説：放電生成物と過充電時のガス
鉛蓄電池は正極・負極とも硫酸鉛（PbSO₄）を基準物質とし、初充電によって正極には二酸化鉛（PbO₂）、負極には鉛（Pb）が生成されます。放電すると両極ともに硫酸鉛（PbSO₄）に戻ります。
過充電を行うと、電解液中の水（H₂O）が電気分解され、正極から酸素ガス（O₂）、負極から水素ガス（H₂）が発生します。これは水の電気分解と同じ原理です。
問題の解説：極材料と発生ガスから正答を選ぶ
STEP1 （ア）両極が戻る物質を特定する
鉛蓄電池は正極・負極の両極に硫酸鉛（PbSO₄）を用います（放電後に両極とも戻る物質）。
STEP2 （イ）（ウ）初充電時の生成物を特定する
初充電すると、正極には二酸化鉛（PbO₂）（イ）、負極には鉛（Pb）（ウ）ができます。
STEP3 （エ）（オ）過充電時に発生するガスを特定する
過充電により電解液中の水が電気分解され、正極から酸素ガス（エ）、負極から水素ガス（オ）が発生します。
以上より（ア）硫酸鉛（イ）二酸化鉛（ウ）鉛（エ）酸素ガス（オ）水素ガスの組合せである(4)が正解です。
答え：(4)
💡 覚え方
鉛蓄電池：両極とも放電後は硫酸鉛。初充電で正極→二酸化鉛、負極→鉛。過充電で正極から酸素ガス、負極から水素ガス（水の電気分解）。
⚠️ よくある間違い
正極・負極の生成物（二酸化鉛と鉛）を取り違えない。過充電時のガスの発生極（正極→酸素、負極→水素）も逆にしない。
まとめ
| (ア) | 硫酸鉛 |
| (イ) | 二酸化鉛 |
| (ウ) | 鉛 |
| (エ) | 酸素ガス |
| (オ) | 水素ガス |
| 答え | (4) |
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