망간 건전지의 전해액은?
- NH4Cl
- NaOH
- MnO2
- CuSO4
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 망간 건전지(르클랑셰 전지)의 전해액이 무엇인지 묻고 있다. 이 전지 계열은 아연 음극과 탄소 봉 양극을 사용하며 전해액으로 염화암모늄(NH4Cl)을 쓰는 것이 특징이다.
망간 건전지(르클랑셰 전지)의 전해액은 염화암모늄 NH4Cl이고, MnO2는 양극 활물질이다.
개념 한 쪽
전기공사산업기사 금속의 부식 — 전기화학 반응과 축전지·전해 공정
금속의 부식과 전기화학 관련 개념은 전지의 방전·충전 반응, 전기분해로 금속을 얻거나 가공하는 방법, 열전 효과와 축전지의 특성 등으로 출제된다. 각 용어의 정의와 목적을 구분하면 정답을 빠르게 찾는다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「금속의 부식」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 방전 후 극판 물질 판단 | 1 | 연축전지 방전 말기 양극 물질을 고르기 |
| 물리전지 원리 구분 | 1 | p-n 접합과 광전효과로 태양전지임을 가리기 |
| 방전율 정의 적용 | 1 | 10시간 방전율의 의미를 묻는 정의 문제 |
뜻
납축전지(연축전지)는 충전 상태에서 양극이 이산화납 PbO2, 음극이 납 Pb의 형태를 취한다. 방전이 진행되면 양·음극의 활물질이 전해액 속 황산 H2SO4와 반응하여 둘 다 황산납 PbSO4로 변하는 것이 기본 반응을 한다. 방전 말기의 양극 물질은 PbSO4임을 기억한다.
축전지의 방전율, 즉 시간율은 일정 전류로 방전하여 방전 종지 전압에 도달하는 데 걸리는 시간을 말한다. 예컨대 10시간 방전율이면 일정 전류로 방전했을 때 종지 전압에 도달하는 시간이 10시간임을 의미한다. 이때의 방전 전류는 정격용량 C를 방전율 시간으로 나눈 값으로 정한다.
전기분해를 이용한 금속 관련 공정은 목적에 따라 구분한다. 전해정련은 불순물이 섞인 금속을 양극에 걸어 녹이고 순수한 금속만 음극에 석출시켜 정제하는 방법을 말한다. 전해채취와 용융염전해법도 고순도 금속을 얻기 위한 전해 공정에 속한다. 반대로 전해연마는 금속 표면을 매끈하게 다듬는 표면 가공 기술로 금속을 얻는 목적과는 다르다고 구분한다.
물리전지는 화학 반응 대신 물리적 현상을 이용해 전기를 생산하는 전지를 말한다. 대표적인 물리전지는 태양전지로, p-n 접합 반도체에 빛이 닿으면 광전효과로 전자와 정공이 생성되어 기전력이 발생한다. 열전지는 온도차를 이용하고, 원자력형 물리전지는 별도의 원리로 동작하는 분류가 있음을 구분한다.
열전 효과 가운데 두 접합점의 온도차로 회로에 기전력과 전류가 생기는 현상은 제벡 효과를 말한다. 제벡 효과의 역현상으로 전류를 흘리면 접합점에서 열을 흡수하거나 방출하는 현상은 펠티어 효과로 구별한다.
예제
문제에서 '방전이 끝난 상태의 양극 물질'을 묻는다면 연축전지의 방전 반응을 떠올려 'PbSO4'를 선택한다. 방전율 관련 문제에서는 '10시간 방전율이면 10시간 만에 종지 전압에 도달'이라는 정의를 그대로 답으로 쓴다. 전해 관련 보기는 목적을 기준으로 판단하면 쉽게 판단한다. 예컨대 '고순도 금속 획득'을 묻는다면 전해정련·전해채취·용융염전해와 같은 방법이 정답 후보이고, 전해연마는 표면 가공이므로 제외한다.
대표 기출 3문항
물을 전기분해할 때 도전율을 높이기 위해 20[%]정도 첨가하는 용액은?
- 가성소다와 황산
- 가성소다와 가성칼리
- 가성칼리와 황산
- 가성칼리와 인산나트륨
정답과 해설 보기
정답 ② · 물을 전기분해할 때 물 자체의 전도율이 낮으므로 전해질을 첨가합니다. 이때 전해질은 불순물이 섞이지 않은 순수한 것을 사용해야 하며, 대표적으로 가성소다(수산화나트륨)와 가성칼리(수산화칼륨)를 약 20% 정도 섞어서 사용합니다.
물 전기분해 전해질은 순수한 가성소다(NaOH)와 가성칼리(KOH)를 약 20%로 첨가한다.
전기화학에서 양이온이 되는 것은?
- H2
- SO4
- NO3
- OH
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 전기화학에서 양이온이 되는 것을 묻고 있다. 수소 분자(H2)는 전자를 잃어 양성자(H+)가 될 수 있으므로 양이온 성질을 나타내고 전해질 기호 형태로 주어진 SO4, NO3, OH는 각각 음이온 군(황산기·질산기·하이드록사이드)이므로 음이온이다.
양이온은 전자를 잃는 쪽 — H₂는 H⁺가 되는 양이온, SO₄·NO₃·OH는 음이온이다.
자주 묻는 물음
- 연축전지의 방전이 끝난 뒤 양극은 어떤 물질이 되는가?
- 방전하면 양극과 음극 모두 황산납 PbSO4로 바뀐다고 한다.
- 10시간 방전율은 무엇을 뜻하는가?
- 일정한 전류로 방전했을 때 방전 종지 전압에 도달하는 데 걸리는 시간이 10시간이라는 뜻이며, 이때의 전류는 정격용량 C를 10으로 나눈 값으로 정한다.
- 전해정련과 전해연마의 차이는 무엇인가?
- 전해정련은 불순 금속을 양극에서 녹여 순수한 금속을 음극에 석출하여 정제하는 방법이고, 전해연마는 금속 표면을 전기화학적으로 매끈하게 다듬는 표면 가공 기술로 목적이 다르다고 구분한다.
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