化学変化とイオンの問題

容器をセロハン膜で 2 つに仕切り、一方に硫酸亜鉛水溶液を入れて亜鉛板をひたし、もう一方に硝酸銀水溶液を入れて銀板をひたして電池をつくった。亜鉛板と銀板を導線とモーターでつなぐと、モーターが回った。このとき、亜鉛板では亜鉛原子が電子を 2 個失って亜鉛イオン $\mathrm{Z}{\mathrm{n}}^{2+}$ になって水溶液中にとけ出し、銀板では水溶液中の銀イオン $\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}$ が電子を 1 個受けとって銀原子になり、銀板に付着した。

しばらくモーターを回したあと、亜鉛板の質量は $0.65\text{g}$ 減少していた。このとき、銀板の質量は何 g 増加しましたか。

ただし、亜鉛原子 1 個と銀原子 1 個の質量の比は $65:108$ とする。また、亜鉛板から出た電子はすべて導線を通って銀板に移動し、銀板に付着した銀ははがれ落ちないものとする。

容器をセロハン膜で 2 つに仕切り、一方に硫酸マグネシウム水溶液を入れてマグネシウム板をひたし、もう一方に硫酸銅水溶液を入れて銅板をひたして電池をつくった。マグネシウム板と銅板を導線と電子オルゴールでつなぐと、電子オルゴールが鳴った。このとき、マグネシウム板ではマグネシウム原子が電子を 2 個失ってマグネシウムイオン $\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}$ になって水溶液中にとけ出し、銅板では水溶液中の銅イオン $\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ が電子を 2 個受けとって銅原子になり、銅板に付着した。

実験の前後でマグネシウム板と銅板の質量をはかったところ、2 枚の板の質量の合計は、実験の前より $0.80\text{g}$ 増加していた。このとき、マグネシウム板の質量は何 g 減少しましたか。

ただし、マグネシウム原子 1 個と銅原子 1 個の質量の比は $24:64$ とする。また、マグネシウム板から出た電子はすべて導線を通って銅板に移動し、板の質量の変化は、マグネシウムがとけ出したことと銅が付着したことだけによるものとする。

容器をセロハン膜で 2 つに仕切り、一方に硫酸亜鉛水溶液を入れて亜鉛板をひたし、もう一方に十分な量の硫酸銅水溶液を入れて銅板をひたして、ダニエル電池をつくった。亜鉛板と銅板を導線と電子オルゴールでつなぐと、電子オルゴールが鳴った。

このとき、亜鉛板では亜鉛原子が電子を 2 個失って亜鉛イオン ${\text{Zn}}^{2+}$ となって水溶液中にとけ出し、銅板では水溶液中の銅イオン ${\text{Cu}}^{2+}$ が電子を 2 個受けとって銅原子となり、すべて銅板の表面に付着する。それ以外の反応は起こらないものとする。

実験の前に測定すると、亜鉛板の質量は $20.00\text{g}$、銅板の質量は $15.00\text{g}$ であった。しばらく電子オルゴールを鳴らしたあと、2 枚の金属板をとり出して水で洗い、よく乾かしてから質量を測定したところ、亜鉛板と銅板の質量の合計は $34.97\text{g}$ であった。

亜鉛原子 1 個の質量と銅原子 1 個の質量の比は $65:64$ であるとする。実験後の銅板の質量は何 g ですか。

容器をセロハン膜で 2 つに仕切り、一方に硫酸マグネシウム水溶液を入れてマグネシウム板をひたし、もう一方に硝酸銀水溶液を入れて銀板をひたして電池をつくった。

次に、ビーカーに塩化銅水溶液を入れ、炭素棒 X と炭素棒 Y をひたした。マグネシウム板と炭素棒 X を導線でつなぎ、炭素棒 Y と銀板を導線でつないだ。回路はこの 1 本の道すじだけで、枝分かれはない。

しばらく電流を流したところ、次の変化が起こった。

• マグネシウム板では、マグネシウム原子が電子を 2 個失ってマグネシウムイオン $\mathrm{M}{\mathrm{g}}^{2+}$ になり、水溶液中にとけ出した。
• 銀板では、水溶液中の銀イオン $\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}$ が電子を 1 個受けとって銀原子になり、銀板の表面に付着した。
• 塩化銅水溶液では、一方の炭素棒の表面で銅イオン $\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ が電子を 2 個受けとって銅原子になって付着し、もう一方の炭素棒からは塩素が発生した。

電流を止めたあと、炭素棒に付着した銅の質量を調べると $0.48\text{g}$ であった。銅原子 1 個と銀原子 1 個の質量の比を $16:27$ とするとき、銀板の質量は何 g 増加したか。

ただし、電子の受けわたしは上に書いた反応だけで起こり、付着した銅と銀はすべて炭素棒や銀板からはがれ落ちないものとする。

ダニエル電池をつくった。容器をセロハン膜で 2 つに仕切り、一方に硫酸亜鉛水溶液を入れて質量 $20.00\text{g}$ の亜鉛板をひたし、もう一方に硫酸銅水溶液を入れて質量 $15.00\text{g}$ の銅板をひたした。亜鉛板と銅板を導線とプロペラ付きモーターでつなぐと、モーターが回り続けた。

しばらくして亜鉛板と銅板を取り出し、表面の水分をとって質量をはかると、銅板の質量のほうが亜鉛板の質量より $1.45\text{g}$ 大きくなっていた。このとき、銅板の表面に付着した銅の質量は何 g ですか。

ただし、亜鉛原子 1 個と銅原子 1 個の質量の比は $65:64$ とする。また、亜鉛板の質量が減ったのは亜鉛が亜鉛イオンになって水溶液中に出ていったためだけであり、亜鉛板から出ていった電子はすべて導線を通って銅板に移動し、銅板の表面で銅イオンが受け取って銅となり、すべて銅板に付着したものとする。