高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液を電気分解するとき

高校化学「電池と電気分解」硫酸銅水溶液を電気分解するとき

◆問題

電解質水溶液を電気分解したとき、陰極・陽極で起こる変化を電子ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(1) 水溶液：希硫酸，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(2) 水溶液：水酸化ナトリウム水溶液，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(3) 水溶液：硫酸銅(�U)水溶液，陰極：Ｐｔ，陽極：Ｐｔ

(4) 水溶液：硫酸銅(�U)水溶液，陰極：Ｃｕ，陽極：Ｃｕ


(3), (4)の解答解説はこのページ下


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◆　解答解説

水溶液に電流を流して、電気分解をするときの反応式の問題です。
電流を流すと、陰極には陽イオンが、陽極には陰イオンが引き寄せられ、電子を受け取ったり、放出したりして反応が起きます。

今回は硫酸銅(�U)水溶液を電気分解する場合です。
(3), (4)ともに、電解質水溶液は硫酸銅(�U)の水溶液です。

だからどちらも水溶液中には、Ｃｕ²⁺とＳＯ₄^2-のイオンが存在します。

水溶液中のイオンは同じですが、電極は違います。

(3)は、電極がＰｔの場合です。
Ｐｔはイオン化傾向が小さく、電流を流しても水溶液中のイオンと化学反応しません。

(4)は、電極がＣｕの場合です。
Ｃｕもイオン化傾向は小さめですが、Ｐｔよりは大きく、電流を流すと、水溶液中のイオンと相互作用し、電極が溶けることがあります。

以上の点を踏まえて、それぞれの反応式を考えると、

(3) 陽極では水が電気分解されることになります。
陰極：Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-→Ｃｕ
陽極：４Ｈ₂Ｏ→４Ｈ⁺＋Ｏ₂＋４ｅ^-

(4) 陽極ではＣｕが溶けます。
陰極：Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-→Ｃｕ
陽極：Ｃｕ→Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-


次の問題→塩化カリウム水溶液の場合


◆関連問題
電気量などの計算問題
電池・電気分解まとめ


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