酸化還元と電池・電気分解の問題

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。

白金電極を用いて、硫酸銅(II) ${\text{CuSO}}_4$ 水溶液を $2.00\text{A}$ の一定の電流で 32 分 10 秒間電気分解した。このとき陰極に析出した銅の質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、ファラデー定数を $9.65\times 10^4\text{C/mol}$、Cu の原子量を $63.5$ とする。また、電気分解の間、水溶液中の ${\text{Cu}}^{2+}$ はなくならず、流れた電流はすべて電極での反応に使われ、陰極では銅の析出だけが起こるものとする。

電解液にリン酸水溶液を用い、負極に水素 ${\text{H}}_2$、正極に酸素 ${\text{O}}_2$ を供給する燃料電池がある。この燃料電池を $5.00\text{A}$ の一定の電流で 32 分 10 秒間放電させた。このとき、正極で生成した水 ${\text{H}}_2\text{O}$ の質量は何 g か。有効数字 2 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{H}=1.0$、$\text{O}=16$、ファラデー定数は $9.65\times 10^4\text{C/mol}$ とする。流れた電流はすべて電極での反応によるものとし、水素と酸素は十分に供給されているものとする。

白金電極を用いて硝酸銀 ${\text{AgNO}}_3$ 水溶液を $0.500\text{A}$ の一定の電流で電気分解し、陰極に銀を $1.08\text{g}$ 析出させたい。電流を流す時間は何秒か。有効数字 3 桁で求めよ。

ただし、原子量は $\text{Ag}=108$、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銀の析出と陽極での反応に使われ、電気分解の途中で水溶液中の銀イオンがなくなることはないものとする。

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。