問題情報

単元電気分解
年度2006年度
問題番号化学Ⅰ－第2問－問4
配点a‐3，b－4
計算問題○
難易度普通

正解

a　②

b　⑤

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解説

a　まず，電極A，Bでの変化を確認しなければいけません。電極A，Bは白金電極です。電解液は希硫酸H2SO4なので，｛H＋，HSO4－，SO42－，H2O（溶媒）｝が含まれています。

電極Aは，電源の負極とつながっているので，陰極です。陰極では電源から流れてくる電子e－を受け取る反応が起こります。電解液に含まれているものの中で最も電子e－を受け取りやすいのはH＋なので，次の変化が起こります。

　　　２H＋　＋　２e－　→　H2

　電極Bは，電源の正極側につながっているので，陽極です。陽極では電源へと電子e－を送る反応が起こります。電解液に含まれているものの中で最も電子を放出しやすいのはH2Oなので，次の変化が起こります。

　　　２H2O　→　O2　＋　４H＋　＋　４e－

　ここで，これらの反応式を一つにまとめます。与える電子e－の数と受け取る電子e－の数は等しいので，e－の係数を最小公倍数の4に合わせて辺々を足し合わせると，次の反応式になります。

　　　２H2O　→　２H2　＋　O2

　係数比から，電極Aで発生する水素H2と電極Bで発生する酸素O2は，物質量比（体積比）2：1とわかります。これに当てはまる直線である②が正解です。


b　電極C，Dの変化を確認します。

　電極Cは銅電極です。電解液は硫酸銅（Ⅱ）CuSO4水溶液なので，｛Cu2＋，SO42－，H2O（溶媒），H＋（酸性）｝が含まれています。

　電極Cは，電源の負極側とつながっているので，陰極です。陰極では電源から流れてくる電子e－を受け取る反応が起こります。電解液に含まれているものの中で最も電子e－を受け取りやすいのはCu2＋なので，次の変化が起こります。

　　　Cu2＋　＋　２e－　→　Cu

　電極Dは銀電極です。電解液は硝酸銀AgNO3水溶液なので，｛Ag＋，NO3－，H2O（溶媒），H＋（酸性）｝が含まれています。

　電極Dは，電源の負極側とつながっているので，陰極です。陰極では電源から流れてくる電子e－を受け取る反応が起こります。電解液に含まれているものの中で最も電子e－を受け取りやすいのはAg＋なので，次の変化が起こります。

　　　Ag＋　＋　e－　→　Ag

　また，直列に接続されている回路なので，どの電極に流れる電子e－の数も等しいはずです。e－の係数を最小公倍数の2に合わせると，

　　　Cu2＋　＋　２e－　→　Cu
　　　２Ag＋　＋　２e－　→　２Ag

となり，物質量比Cu：Ag　＝　１：２　で析出することがわかります。原子量を考慮すると，1molのCuは64g，2molのAgは216gなので，質量の増加量の比は電極C：電極D　＝　64 ：216とわかります。これに当てはまる直線である⑤が正解です。

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問題電気分解の問題
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