酸化還元と電池・電気分解の問題
白金電極を入れた硝酸銀 水溶液の電解槽 A と、白金電極を入れた硫酸銅(II) 水溶液の電解槽 B を直列につなぎ、一定の電流を流して電気分解した。各電解槽の陰極では、それぞれ次の反応だけが起こったものとする。
電解槽 A の陰極に銀が 析出したとき、電解槽 B の陰極に析出した銅の質量は何 か。原子量は 、 とし、有効数字 2 桁で答えよ。
この問題で使うもの
- 直列につないだ電解槽の量的関係(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(20 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
「直列につないだ電解槽の量的関係」の技能を使う。直列につないだ電解槽 A と B には、同じ物質量の電子が流れる。
ヒント 2
まず A で析出した銀の物質量から、流れた電子の物質量を求める。B では電子 につき銅 が析出する。
ヒント 3
銀は なので、A にも B にも電子が 流れた。B で析出した銅の物質量を求めて、質量に換算しよう。
答えと解説
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解説を読む
使う技能: 直列につないだ電解槽の量的関係
電解槽を直列につなぐと、回路は 1 本道なので、どの電解槽にも同じ電気量が流れる。つまり、A と B を流れた電子の物質量は等しい。
手順 1(A で流れた電子の物質量): 析出した銀の物質量は
より、銀 の析出に電子 が必要なので、流れた電子は 。
手順 2(B にも同じ電子が流れる): 直列なので、B にも電子 が流れる。
手順 3(B で析出した銅): より、電子 につき銅 が析出するので
質量は
別解
直列なので両槽を流れた電気量(電子の物質量)は等しい。Ag の物質量は mol で、電子も 0.0200 mol。Cu^2+ + 2e^- → Cu より Cu は mol、質量は g。検算: mol で一致。