酸化還元と電池・電気分解（知識）の問題

不純物を含む銅（粗銅）から純度の高い銅を得るために、粗銅板を陽極、薄い純銅板を陰極とし、硫酸酸性の硫酸銅(II)水溶液中で、低い電圧で電気分解を行う。このとき、陽極の銅は $\mathrm{C}{\mathrm{u}}^{2+}$ となって溶け出し、陰極には純度の高い銅が析出する。一方、粗銅に含まれていた銀や金は、イオンにならずに陽極の下に沈殿してたまる。

このように、電解精錬のときに陽極の下にたまる沈殿を何というか。漢字で答えよ。

金属の製錬・電解精錬および金属のさびやめっきに関する記述として誤っているものを、次のア〜カのうちから 1 つ選べ。

• ア　鉄の製錬では、溶鉱炉に鉄鉱石・コークス・石灰石を入れ、コークスから生じた一酸化炭素によって鉄の酸化物を還元して銑鉄を得る。
• イ　銅の電解精錬では、粗銅を陽極、純銅を陰極とし、硫酸酸性の硫酸銅(II)水溶液を電気分解して、陰極に純度の高い銅を析出させる。
• ウ　銅の電解精錬では、粗銅に含まれる銀や金は陽イオンにならず、陽極の下に陽極泥として沈殿する。
• エ　ブリキは鉄の表面にスズをめっきしたもので、表面に傷がついて鉄が露出しても、スズが鉄より先に酸化されるため、鉄はさびにくい。
• オ　トタンは鉄の表面に亜鉛をめっきしたもので、表面に傷がついて鉄が露出しても、亜鉛が鉄より先に酸化されるため、鉄はさびにくい。
• カ　アルミニウムは、酸化アルミニウムを融解した氷晶石に溶かし、炭素電極を用いて溶融塩電解（融解塩電解）することで得られる。

水酸化ナトリウムは、工業的には塩化ナトリウム水溶液の電気分解によってつくられる。電解槽の陽極側に濃い塩化ナトリウム水溶液を、陰極側に水を入れ、陽極側と陰極側の間をある膜で仕切って電気分解する。すると、陽極では塩素が、陰極では水素が発生する。この膜は、電解槽の中のイオンのうち、電気分解の進行に伴って陽極側から陰極側へ移動するイオンだけを通すので、陰極側に塩化物イオンをほとんど含まない純度の高い水酸化ナトリウム水溶液が得られる。

このとき陽極側と陰極側を仕切るのに用いる膜を何というか。膜が通すイオンの種類がわかる名前で答えよ。

アルミニウムはイオン化傾向が大きいので、$\mathrm{A}{\mathrm{l}}^{3+}$ を含む水溶液を電気分解しても、陰極ではアルミニウムは析出せず、水が還元されて水素が発生してしまう。そこで工業的には、ボーキサイトから得た純粋な酸化アルミニウム（アルミナ）$\mathrm{A}{\mathrm{l}}_2{\mathrm{O}}_3$ を、水を含まない状態で融解させて炭素電極で電気分解する溶融塩電解（融解塩電解）によってアルミニウムを得ている。

このとき、酸化アルミニウムの融点は約 $2000{}^{\circ }\mathrm{C}$ と非常に高いため、ナトリウム・アルミニウム・フッ素からなるある化合物を融解させ、その中に酸化アルミニウムを溶かし込んで、約 $1000{}^{\circ }\mathrm{C}$ で電気分解を行う。このように、酸化アルミニウムの融解温度を下げるために加えられる化合物を何というか。漢字で答えよ。

塩化ナトリウム水溶液を炭素電極で電気分解すると、陰極ではナトリウムは析出せず、水が還元されて水素が発生する。そこで、ナトリウムやアルミニウムのようにイオン化傾向の大きい金属の単体を得るときには、その金属の塩化物や酸化物を高温にして液体にし、水を含まない状態で電気分解する。このとき、例えば塩化ナトリウムでは陰極で $\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}+{\mathrm{e}}^{-}\to \mathrm{Na}$ の反応が起こり、ナトリウムの単体が得られる。

このように、塩や酸化物を加熱して液体にしたものを電気分解する方法を何というか。