7ヶ月前 質問だと解答に少し困りますが、記入します。 というのは、白金から銅板に変える場合が3パターンあるからです。 質問内容から判断し、両極ともに銅板に変えた場合が質問内容とは思いますが、何とも言えないから全部説明します。 陽極泥ができます。 陽極が溶けます。 この場合は、白金の表面に銅が析出。 基本、陽極は白金、炭素以外は溶けます。 溶けない。 陽極が白金。 こういう問題は多分出題されないと思いますが、記載します。 この場合は、硫酸イオンの代わりに、水の電解による酸素が発生します。 この反応により、水素イオンより電子を受け取り易い水溶液中の銅イオンが電子を受け取り陰極に析出します。 記入ややり取りが長くなりますから、特に追質問については内容を正確にお願いします🙇.
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１． ファラデーの法則を説明しなさい。 電気分解では，通じた電気量と変化する物質の物質量は比例する。 ２．銅を電極として硫酸銅（ＩＩ）水溶液を電気分解したときの陰極，陽極の変化を，それぞれ半反応式で示しなさい。 では，このとき，陰極の質量の増加分と，陽極の質量の減少分との間には，どのような関係があるのでしょうか。 また，回路を流れる電流の強さや通電時間と，質量の変化との間にはどのような関係があるのでしょうか。 １ ２枚の銅板の質量を測定する。 このとき，硫酸銅（ＩＩ）水溶液に浸かっている銅板の面積を一定にしておく。 ３ 電流の強さを１．０Ａにして，５分間電流を通す。 ４ 電極にした銅板を取り出し，ビーカーに入れた水につけて水洗いした後，ろ紙で挟んで水分をとる。 ５ 各銅板の質量を測定する。 ［結果の整理］ 開始時の電流値 Ａ 終了時の電流値 Ａ 通電時間 秒 銅板の質量 陽極 陰極 開始時 ｇ ｇ 終了時 ｇ ｇ 増減 ｇ ｇ 実験結果を確認しましょう。 結果の例を示します。 開始時の電流値 １．０ Ａ 終了時の電流値 １．０ Ａ 通電時間 ３００ 秒 銅板の質量 陽極 陰極 開始時 ｇ ｇ 終了時 ｇ ｇ 増減 ０．１０ ｇ ０．１０ ｇ 陽極は０．１０ｇ程度質量が減少しました。 それに対して陰極は０．１０ｇ程度質量が増加しました。 したがって，陽極の質量減少分と陰極の質量増加分が一致します。 通電時間は５分ですから３００秒ですね。 電流は１．０Ａを保っていたはずです。 すなわち，３００Ｃの電気量で，銅の増減が０．１０ｇという結果です。 では，０．１０ｇの銅は何ｍｏｌでしょうか。 銅（ＩＩ）イオンは，２価の陽イオンですから，銅（ＩＩ）イオン１個が銅原子になるには２個の電子が必要ですね。 したがって，この電気分解では０．００３１５ｍｏｌの電子が関与したことになります。 電子０．００３１５ｍｏｌが回路に流れたときの電気量が３００Ｃというわけです。 それでは，考察です。 ・銅板からの析出した銅が剥がれる。 ・銅板が水分を含んでいる。 などが考えられる。 この章の実験のポイントは，次の通りです。 １．硫酸銅（ＩＩ）水溶液を銅板を用いて電気分解すると，陽極の銅板の質量が減少し，陰極の銅板の質量が増加します。 ２．陽極の質量減少分と陰極の質量増加分が一致します。 ３．銅の質量減少分，または増加分の物質量の２倍の電子がこの反応に関与しています。 ４．電子１ｍｏｌあたりの電気量を計算すると，ファラデー定数 Ｆ に近い値になります。
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第４０章 電気分解 08ko-40 中学校のときに，水の電気分解を勉強しましたね。 １． 純粋な水は電気を通しにくいので，水に何を加えましたか? 水酸化ナトリウム（水溶液）を加えた。 陽極から酸素が，陰極から水素が発生した。 水の電気分解といっていますが，実際に実験で用いたのは，水酸化ナトリウム水溶液です。 また，塩化銅（ＩＩ）水溶液の電気分解も習ったと思います。 塩化銅（ＩＩ）水溶液に電流を通すと，陰極には銅が付着し，陽極からは塩素が発生しました。 この章では，電気分解についてさらに詳しく勉強することにします。 電気分解では，外部の電源の負極と導線で連結した電極を陰極，正極と連結した電極を陽極といいます。 陰極では，溶液中の陽イオンが電子を受け取り，還元反応が起こります。 一方，陽極では溶液中の陰イオンが電子を失い，酸化反応が起こります。 電池も電気分解も，酸化還元反応なのですね。 この章の学習内容は，次の通りです。 （１） （２） （３） （４） それでは，中学校のときに学習した塩化銅（ＩＩ）水溶液の電気分解です。 一般に，電極は白金や炭素を使います。 白金電極で実験を行うと，陰極に銅が付着し，陽極から酸素が発生します。 その理由は，塩化物イオンのように水よりも酸化されやすい陰イオンがあれば，それらが酸化されて単体になります。 ところが，硫酸イオンや硝酸イオンのように酸化されにくい陰イオンのみがあるときは，水分子が酸化されて酸素が発生するのです。 電極を白金から銅に変えててみましょう。 今度は酸素の発生は見られません。 しかし，陽極の銅は銅イオンとなって水溶液中に溶け出してしまいます。 すなわち，陰極の銅は電気分解によって質量が増加し，陽極の銅は質量が減少するのです。 その理由は，銅のように酸化されやすい金属を陽極にすると，陽極自身が酸化されるからです。 白金や炭素を電極にしたときは，そのようなことが起こりません。 水酸化ナトリウムは，単に電気伝導性を高めただけでしょうか。 陰極では，最も還元されやすい物質が反応します。 一般に液中の陽イオンが反応するわけですが，イオン化傾向の大きな金属の陽イオンは陰極で還元されにくいのです。 ナトリウムはもちろんイオン化傾向の大きい金属ですから，ナトリウムイオンは還元されにくいのです。 このようなときは，水分子が還元されて，水素を発生します。 また，水酸化ナトリウムは塩基性の物質ですが，塩基性の水溶液のときは，陽極で水酸化物イオンが酸化されて酸素が発生します。 したがって，陽極から発生する酸素は，水分子の酸素というより水酸化ナトリウムの酸素というべきでしょうか。 そうすると，水の電気分解というのはまずいですね。 しかし，水もわずかに電離しているのですから，そのような議論は無意味かもしれません。 では，酸性溶液ではどのような変化が見られるのでしょうか。 希硫酸を電気分解すると，やはり，陰極から水素が，陽極から酸素が発生します。 酸性溶液では，陰極で水素イオンが還元されて水素が発生するのです。 一方，硫酸イオンは酸化されにくいため，陽極では水が酸化されて酸素が発生します。 塩化ナトリウム水溶液を炭素電極電気分解すると，陰極では，ナトリウムイオンは還元されにくいため，水が還元されて水素を発生します。 このとき，溶液中の水酸化物イオンの濃度は増します。 一方，陽極では塩化物イオンが酸化されて塩素の発生が見られます。 したがって，水溶液中のナトリウムイオンの濃度は変化せず，塩化物イオンが減る代わりに水酸化物イオンが増えることになります。 すなわち，塩化ナトリウムが水酸化ナトリウムに変わるわけです。 水酸化ナトリウムを工業的につくる方法としてイオン交換膜法があります。 陽イオン交換膜を使ってナトリウムイオンを陰極側に移動させ，水酸化ナトリウム水溶液をつくるのです。 したがって，アルミニウムの製造に多量の電力が必要なのです。 そのため，アルミニウム缶のリサイクルが盛んに行われているのですね。 純度９９．９９％以上の純粋な銅は，電解精錬によってつくられています。 電極に銅を使った硫酸銅（ＩＩ）水溶液の電気分解です。 陰極が純銅で，陽極が粗銅であることに注意して下さい。 これら以外に，電解工業として電気めっきがあります。 銅の電解精錬で，陰極の銅を他の金属と変えると，その金属の表面に銅が付着し，銅めっきができるのです。 それでは，この章の学習内容を確認しましょう。 １．陰極では，どのような反応が起こっていますか？ ２．陽極では，どのような反応が起こっていますか？ ３．塩化銅（ＩＩ）水溶液を電気分解すると，どのような変化が見られますか？ ４．硫酸銅（ＩＩ）水溶液を，銅電極で電気分解すると，どのような変化が見られますか？ ５．希硫酸を電気分解すると，どのような変化が見られますか？ 答 １．還元 ２．酸化 ３．陰極に銅が付着し，陽極から塩素が発生する。 ４．陰極に銅が付着し，陽極が溶け出す。 ５．陰極から水素が発生し，陽極から酸素が発生する。
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