酸化還元と電池・電気分解の問題

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。

陽イオン交換膜で仕切った電解槽の陽極側に飽和食塩水を、陰極側に $0.0100\text{mol/L}$ の水酸化ナトリウム $\text{NaOH}$ 水溶液 $250\text{mL}$ を入れ、陽極に炭素電極、陰極に鉄電極を用いて、$2.50\text{A}$ の一定の電流で 64 分 20 秒間電気分解した。

電気分解後の陰極側の水溶液中の水酸化ナトリウムのモル濃度は何 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気分解に使われ、陽イオン交換膜は ${\text{Na}}^{+}$ だけを通すものとする。陰極側の水溶液の体積は $250\text{mL}$ のまま変化しないものとし、発生した気体は水溶液に溶けないものとする。

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。

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。