薬剤師国家試験 令和03年度 第106回 - 一般 理論問題 - 問 99

呼吸鎖において2つの電子が移動して酸素から水が生成する反応は、次の二つの半反応(1)、(2)を組み合せた酸化還元反応(3)と考えることができる（E○はpH7、25℃における標準電位）。この反応のpH7、25℃における標準起電力Emf○と標準反応ギブズエネルギーΔrG○の値の組合せとして正しいのはどれか。１つ選べ。ただし、ファラデー定数は1.0×105 C・mol－1の近似値を用いることとする。

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解答　４

酸化還元反応の標準起電力Emf○は、2つの半電池の標準電位の差で求めることができる。標準起電力は正の値で示されるため、標準起電力Emf○は以下の式で表すことができる。

Emf○＝（＋0.82）－（－0.32）＝＋1.14 V

また、標準反応ギブズエネルギーΔrG○は、ΔrG○＝−nFEmf○で表すことができる。ただし、Fはファラデー定数、nは関与する電子の化学量論係数を表す。
設問の反応では、2e－が反応に使われており、電子の化学量論係数はn＝2である。
したがって、ΔrG○＝－nFEmf○より、ΔrG○は以下で表すことができる。
ΔrG○＝－2×（1.0×105 C・mol－1）×1.14 V
＝－2×（1.0×105 C・mol－1）×1.14 J・C－1
＝－2.28×105 J・mol－1
≒－230 kJ・mol－1

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