酸化還元と電池・電気分解（知識）の問題

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。

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。

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。

電池に関する次の記述ア〜オのうち、正しいものをすべて選べ。

• ア　ダニエル電池では、亜鉛板が負極となり、亜鉛が酸化されて亜鉛イオン $\mathrm{Z}{\mathrm{n}}^{2+}$ となって水溶液中に溶け出す。
• イ　鉛蓄電池を放電すると、正極・負極ともに表面に硫酸鉛(II) $\mathrm{PbS}{\mathrm{O}}_4$ が生じ、電解液の希硫酸の濃度は大きくなる。
• ウ　リン酸水溶液を電解液とする水素–酸素燃料電池では、負極で水素が酸化され、正極で酸素が還元される。
• エ　電池を放電させるとき、電子は外部の導線を正極から負極へ向かって流れる。
• オ　リチウムイオン電池は、充電によってくり返し使うことのできる二次電池である。

過酸化水素 ${\mathrm{H}}_2{\mathrm{O}}_2$ と二酸化硫黄 $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_2$ が関わる反応や性質について述べた次の記述のうち、誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、反応はいずれも常温で行うものとする。

• ア　硫酸酸性のヨウ化カリウム水溶液に過酸化水素水を加えると、ヨウ素が生じて溶液が褐色になる。このとき、過酸化水素は酸化剤としてはたらいている。
• イ　硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液に二酸化硫黄を通じると、水溶液の赤紫色が消える。このとき、二酸化硫黄は還元剤としてはたらいている。
• ウ　硫化水素の水溶液に二酸化硫黄を通じると、硫黄の単体が生じて溶液が白く濁る。このとき、二酸化硫黄は酸化剤としてはたらいている。
• エ　二酸化硫黄は、色素などの物質を漂白するはたらきをもつ。この漂白作用は、主に二酸化硫黄の酸化作用によるものである。
• オ　過酸化水素が酸化剤としてはたらくとき、過酸化水素中の酸素原子の酸化数は $-1$ から $-2$ に減少する。