酸化還元と電池・電気分解の問題

陽極に炭素電極、陰極に鉄電極を用いて、塩化ナトリウム $\text{NaCl}$ 水溶液を $1.00\text{A}$ の一定の電流で電気分解した。陰極で発生した水素 ${\text{H}}_2$ の体積が、$0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$ で $112\text{mL}$ になったとき、電気分解を行った時間は何分か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、ファラデー定数は $9.65\times 10^4\text{C/mol}$、$0{}^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$ における気体のモル体積は $22.4\text{L/mol}$ とする。流れた電流はすべて電気分解に使われ、陰極では水素だけが発生し、発生した水素は水に溶けないものとする。

白金電極を用いて水酸化ナトリウム $\text{NaOH}$ 水溶液を $1.00\text{A}$ の一定の電流で 1 時間 4 分 20 秒間電気分解した。このとき陽極で発生した気体の体積は、標準状態（$0^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$）で何 L か。有効数字 3 桁で求めよ。

ただし、ファラデー定数は $F=9.65\times 10^4\text{C/mol}$、標準状態の気体 1 mol の体積は $22.4\text{L}$ とする。流れた電流はすべて電気分解に使われ、発生した気体は水に溶けず、理想気体とみなせるものとする。

素焼き板で仕切った容器の一方に $1.00\text{mol/L}$ の硫酸亜鉛 ${\text{ZnSO}}_4$ 水溶液 $200\text{mL}$ と亜鉛板を、もう一方に $1.00\text{mol/L}$ の硫酸銅(II) ${\text{CuSO}}_4$ 水溶液 $200\text{mL}$ と銅板を入れて、ダニエル電池をつくった。この電池を外部の回路につなぎ、$0.200\text{A}$ の一定の電流で 96 分 30 秒間放電させた。

放電後の硫酸銅(II) 水溶液中の銅(II)イオン ${\text{Cu}}^{2+}$ のモル濃度は何 mol/L か。有効数字 3 桁で求めよ。

ただし、ファラデー定数は $F=9.65\times 10^4\text{C/mol}$ とする。流れた電流はすべて電極での反応に使われ、素焼き板を通って移動するイオンは硫酸イオン ${\text{SO}}_4^{2-}$ だけとする。水溶液の体積は変化しないものとする。

電解槽 A には硝酸銀 ${\text{AgNO}}_3$ 水溶液を、電解槽 B には希硫酸 ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$ を入れ、どちらにも白金電極を用いた。電解槽 A と B を直列につないで一定の電流を流し、電気分解を行ったところ、電解槽 A の陰極に銀が $2.16\text{g}$ 析出した。このとき、電解槽 B の陽極と陰極で発生した気体の体積の合計は、標準状態（$0^{\circ }\text{C}$、$1.013\times 10^5\text{Pa}$）で何 mL か。有効数字 3 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{Ag}=108$ とし、標準状態の気体 1 mol の体積は $22.4\text{L}$ とする。流れた電流はすべて電気分解に使われ、発生した気体は水に溶けず、理想気体とみなせるものとする。

電解槽 A には硝酸銀 ${\text{AgNO}}_3$ 水溶液を、電解槽 B には硫酸銅(II) ${\text{CuSO}}_4$ 水溶液を入れ、どちらにも白金電極を用いた。電解槽 A と B を電源に対して並列につなぎ、電源から流れ出る電流を $1.00\text{A}$ に保って 32 分 10 秒間電気分解したところ、電解槽 A の陰極に銀が $1.62\text{g}$ 析出した。

このとき電解槽 B の陰極に析出した銅の質量は何 g か。有効数字 3 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{Cu}=63.5$、$\text{Ag}=108$、ファラデー定数は $F=9.65\times 10^4\text{C/mol}$ とする。流れた電流はすべて電気分解に使われ、電気分解の途中で水溶液中の ${\text{Ag}}^{+}$ や ${\text{Cu}}^{2+}$ がなくなることはないものとする。