163が解説読んでもわかりません。立式の仕方を丁寧に一から教えて頂きたいです

化学

高校生

解決済み

約5年前

163が解説読んでもわかりません。立式の仕方を丁寧に一から教えて頂きたいです。よろしくお願い致します。

163 (1) [陽極] 2H:0 02+ 4e- + 4H* 【陰極) Ag* + e → Ag (2) (陽極) 2H:0 → 02 + 4e- + 4H* [陰極) 2H* + 2e~ He (3) (陽極) 2H:0 → O2+ 4e- + 4H* [陰極) Cu?* + 2e~ → Cu (4) [陽極] Cu → Cu?+ + 2e- [陰極) Cu?+ + 2e~ → Cu (5)(陽極) 2CI- [陰極) 2H0 + 2e~ → Hz+ 20H- Cle + 2e (6) [陽極) 2CI- Cle + 2e 【陰極) Na* +e → Na 電気分解では,陽極では電子を失う(酸化される)反応。が起こり、陰極では電子を受け取る(還元される)反応が起こる。実際に何が電子を失い,何が電子を受け取るかは,電極や電解質の種類により異なる。補足電池の正極に接続した方が陽極,負極に接続した方が陰極である。また,電池(電源)は,電気分解の陽極から電子を奪い,陰極に電子を与える役目をはたす。 (1) [陽極] NOは変化せず, H:0 がe"を失う。 [陰極) Ag* がe" を受け取る。 (2) [陽極) SO?-は変化せず, H:0 がe"を失う。 [陰極) H* がe-を受け取る。 (3) [陽極) SOーは変化せず, H:0 がe" を失う。 [陰極) Cu°+ がe"を受け取る。 (4)(陽極)電極の Cu が溶ける。 [陰極) Cu°+ がe"を受け取る。 (5) (陽極) CI- がe"を失う。 [陰極) Na* は変化せず, H:0 がe"を受け取る。 (6)イオンからなる物質を融解して電気分解(溶融塩電解)するときは, H:0 が含まれていないため, 陽極では陰イオンが電子を失い,陰極では陽イオンが電子を受け取ると考えてよい。【陽極) CI- がe-を失う。 (陰極) Na* がe-を受け取る。補足 Li, K, Ca, Na, Mg, Al はイオン化傾向が極めて大きいので, Cや CO による鉱石の還元や塩の水溶液の電気分解では, 単体を得ることができない。しかし, 塩や酸化物を融解して電気分解すると, 金属の単体が陰極に融解した状態で得られる。このような金属の製法を溶融塩電解という。〈電極での反応) 電極極板水溶液中のイオン反応陰 C, Pt, イオン化傾向の小あり金属が析出極 Cu, Ag さい金属のイオンなし He が発生) Cle, k が生成 CIr, I- (ハロゲン化物イオン): なしあり C, Pt 02が発生) Cu, Ag |イオンの種類によらない。電極が溶解補足(i)酸性溶液ではH* が反応する。2H* + 2e" → Hz 中性·塩基性溶液では H:0が反応する。

回答

✨ ベストアンサー ✨

kenny

約5年前

この問題出来るようになるには、

①水溶液にハロゲンイオンが入ってないか

②水溶液に析出、イオン化しやすい金属イオンは入ってないか

③水溶液は中性、酸性、塩基性、のどれか

の三つを知っている必要があるというのはご存知ですか？
なぜこの3つを見ないといけないかと言うと、
①ハロゲン化物イオンは電子が抜けて気体になりやすい→陰極陽極での反応式になる

②金属イオンも①と同じ理由→陰極陽極での反応式になる

③は、①②を確認して当てはまらなかった時、水溶液中のH+やOH-を極の反応式として書くのですが、その時に、
「H+やOH-のままでいいのか、H2Oの形に書き換えないといけないのか」の判断が必要だからです。
これらを考えながら一度見直して、分からなかったらまた聞いてください。

J 約5年前

ご丁寧にありがとうございます。
電離したイオンが変化しない時や、電子を失うなどの判断は2枚目の下〈電極での反応〉の図に全て当てはめて解く→出来た式の電子を揃えるという感じで慣れない内は解けるでしょうか？もし解けなければ、一から覚えるしかないのでしょうか…

kenny 約5年前

丸暗記しようとすると、プロフに「化学が世界でいちばん嫌いです。」って書く羽目になります。笑
電離したイオンが変化しない時というのは、①②の確認をすれば大体は分かります。というか、それに当てはまらなければ全然関係ないイオンだと思ってもいいです。例えば(1)、AgNO3は、Ag+とNO3-に分かれます。Ag+は電子e-をひとつ受け取ってAgとして析出します。が、NO3-はどうでしょうか。①②共に当てはまらないですね。では、NO3-は極では反応しないんだなと分かります。ここで③を使いつつ、OH-から電子が出ていく式を考えればいいわけです。
CUSO4だってそうです。SO4^2-は①②共に当てはまりません。だから、何も変化しないわけです。恐らく、これらはイオンである方が安定なんでしょうね。
立式の仕方は次に書こうと思います。

kenny 約5年前

(1)を例にあげると、
水溶液:AgNO3aq
電離したらAg+とNO3-
→Ag+は電子を受け取るので陰極で析出する。
NO3-は何も関係ないので、水溶液中のOH-が代わりに陽極で反応する。
陰極の反応式:Ag+ +e-→Ag

陽極の反応式:4OH-→O2+2H2O+4e-
ですが、今回の溶液はAgNO3ですので、塩基性ではありません。ならば、溶液中に水酸化物イオンOH-はほぼ存在しません。なので、反応式にOH-が含まれるのはダメです。ならばどうするか。

4OH-→O2+2H2O+4e-の両辺に4H+を足します。すると、
4H2O→O2+2H2O+4H+ +4e-
2H2O移項して、
2H2O→O2+4H+ +4e-
と立式できます。
というふうにやるのですが、初めは難しいので、何回もやるしかないです。
あと、4OH-がどういう式になるのかは覚えてください。

J 約5年前

なるほど！そういう風に立式をするのですね！凄い見やすく、わかりやすいです。本当にありがとうございます。
あと、二つ聞きたいことがあるのですがkennyさんが仰っていた4OH-の式以外に覚えておく式はありますか？それとこの問題を解く際には、電解液だけを見れば良いですか？
何度も質問申し訳ないです(><)

kenny 約5年前

4OH-以外でしたら、燃料電池とかはちょっと厄介だったと思います。僕も覚えてませんが。笑

解く時は、電解液と電極板を見てください。電極板言い忘れてましたね、すみません。(4)のように、電極板が溶けだすこともあります。極板がpt(白金)、Au(金)以外の金属の時は1回怪しんでください。まぁ、溶けだすものとして出題されるのは亜鉛Zn板Cu板かが多いですが。ptとAuはイオン化傾向が超低いのであまり溶け出さないというのが理由になります。