酸化還元と電池・電気分解（知識）の問題

銅は希硫酸には溶けないが、濃硝酸には二酸化窒素 $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_2$ を発生しながら溶ける。一方、鉄やアルミニウムは希塩酸には水素を発生しながら溶けるのに、濃硝酸に入れるとほとんど溶けない。これは、濃硝酸の強い酸化作用によって金属の表面にち密な酸化物の膜ができ、内部が保護されて反応が進まなくなるためである。

このように、金属の表面にち密な酸化物の膜ができて、それ以上反応が進まなくなった状態を何というか。漢字で答えよ。

金属と水・酸との反応に関する記述として誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

• ア　鉛は水素よりイオン化傾向が大きいが、希塩酸や希硫酸にはほとんど溶けない。これは、鉛の表面に水に溶けにくい塩化鉛(II)や硫酸鉛(II)が生じるためである。
• イ　銀は希硫酸には溶けないが、希硝酸には一酸化窒素を発生しながら溶ける。
• ウ　アルミニウムは濃硝酸にはほとんど溶けない。これは、表面にち密な酸化物の被膜ができて不動態になるためである。
• エ　ナトリウムは常温の水と激しく反応し、酸素を発生して水酸化ナトリウムを生じる。
• オ　白金や金は濃硝酸や熱濃硫酸にも溶けないが、王水には溶ける。

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。

過酸化水素 ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ と二酸化硫黄 $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$ は、反応する相手によって酸化剤としても還元剤としてもはたらく。これらの物質のはたらきと、そのときの原子の酸化数の変化について述べた次の記述ア〜オのうち、誤っているものを 1 つ選べ。

• ア　${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ 中の酸素原子の酸化数は $-1$ であり、${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ が酸化剤としてはたらいて水になるとき、酸素原子の酸化数は $-2$ に変化する。
• イ　硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液に ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ 水を加えると、${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ は還元剤としてはたらき、酸素が発生する。
• ウ　$\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$ 中の硫黄原子の酸化数は $+4$ であり、$\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$ が還元剤としてはたらいて硫酸イオンになるとき、硫黄原子の酸化数は $+6$ に変化する。
• エ　硫化水素水に $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$ を通じると、$\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$ は酸化剤としてはたらき、硫黄の単体が生じて溶液が白濁する。
• オ　硫酸酸性のヨウ化カリウム水溶液に ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ 水を加えると、${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ は還元剤としてはたらき、ヨウ素が生じて溶液が褐色になる。

不純物として亜鉛・鉄・ニッケル・銀・金を少量ずつ含む粗銅を陽極に、薄い純銅板を陰極にして、硫酸酸性の硫酸銅(II)水溶液を低い電圧で電気分解し、陰極に純度の高い銅を析出させた。このとき、粗銅中の亜鉛・鉄・ニッケルは陽イオンとなって水溶液中に溶け出したが、銀と金はイオンにならず、陽極の下に沈殿としてたまった。

このように、銅の電解精錬で陽極の下にたまる、銅よりもイオン化傾向の小さい金属などを含む沈殿を何というか。漢字で答えよ。