[問題] 次文を読んで下の各問いに答えなさい。ただし, 答の数値は有効数字3桁, 銅の原子量は63.5とする。
電解質水溶液や熔融電解質などのイオン伝道体へ通常直流電源からの一対の電極を挿入すると, 電極表面で化学変化が生じる。この操作を電気分解という。陰極(-)では(ア)反応が起こり, 陽イオンや水分子は陰極から電子を(イ), 金属析出や水素ガス発生などの化学変化をする。そのとき, 金属元素において, (ウ)傾向の小さいものほど(イ)易い。一方, 陽極(+)では(エ)反応が起こり, 陰イオンや水分子は陽極へ電子を(オ), 金属の陽イオン生成や酸素ガス発生などの化学変化をする。硫酸イオンや硝酸イオンは安定で普通には(カ)。
電気分解の際に生成する物質の量は使用する電気量と(キ)関係にあり, (ク)の電気分解の法則が成り立つ。
電気分解の応用としては, (ケ)水の電気分解による塩素や水酸化ナトリウムの製造, (コ)と氷晶石の融解塩電解によるアルミニウム製造, 銅などの電解精錬, 電気メッキなど多くのものがある。
問1. 上文の(ア)〜(コ)に次の語句から適切なものを選んで入れなさい。
[語句] 反比例, 変化する, ボーキサイト, イオン化, 比例, 還元, 与えて,
変化しない, 酸化, ヘンリー, 食塩, 受け取り, ファラデー
答
問2. 次に示したイオンと水は陰極, 陽極のどちらで変化しますか。また, 変化し易さの順番も決めなさい。ただし, イオン式または分子式で答えなさい。
[イオン] 銀イオン, 塩化物イオン, 水, ナトリウムイオン, 水素イオン,
水酸化物イオン, カリウムイオン, ヨウ化物イオン, 銅イオン
答
問3. 白金電極を用いて塩化銅(II)水溶液の電気分解を試みた。直流電流は600秒間流した。その結果として, 陰極には固体が析出し, 陽極には気体が発生した。そのときの陰極の質量変化は図1に示す。(1)〜(4)に答えなさい。
(image250)(1) 陰極と陽極のイオン反応式を書きなさい。
答
(2) 電子と電流の流れる方向は次の(a), (b)のどれですか。(a)陽極→陰極 (b)陰極→陽極
答
(3) 陽極で発生する気体は標準状態で何リットルですか。ただし, 発生する気体は理想気体とする。
答
(4) 25.0 A の固定電流で陰極に2.54 g の固体を析出させるためには, 電気分解の時間は少なくとも理論的に何秒必要ですか
答