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化学 高校生

銅の電解精錬で、なぜ陽極の粗銅はハロゲン化物イオンじゃないのに電解されているんですか? また溶け出した銅よりもイオン化傾向が小さいイオンはなぜ、沈殿するんですか? また純銅板を用いて銅を精錬するということは1番初めの純銅板はどうやって作ったんですか?

●銅の電解精錬 電気分解を利用して, 不純物を含んだ金属から純粋な金属を 取り出すことを電解精錬という。金属 の精錬として大規模に行われているの が、銅の電解精錬である。黄銅鉱 (主 でんかいせいれん おうどうこう 5 園成分はCUFES2)などを製錬して得ら れる銅は,金,銀,ニッケルなどの 不純物を含み,純度が約99%で粗銅 と呼ばれる。粗銅は電気分解により 99.99%以上の高純度の銅(純銅)に精 そ どう 硫酸酸性の 硫酸銅(II)水溶液 10 錬される。 銅の電解精錬では,粗銅板を陽極, 純銅板を陰極として, 硫酸酸性にした 硫酸銅(II)水溶液中に入れ,両電極間 に約0.3Vの電圧を加えて長時間電気 2 編 粗銅板 ▲図11 銅の電解精錬のようす 純銅板 15 分解を行う。 [陰極] Cu* + 2e"- → Cu (25) 陽極 陰極 [陽極] Cu-→ Cu?* + 2e (26) 陰極には,陽極から溶け出した銅 (II)イオンや,もともと硫酸銅(II)水 溶液に含まれていた銅(II)イオンが還 元されて,銅が析出する。 陽極からは,銅と,銅よりもイオン 化傾向が大きい鉄,ニッケル, 亜鉛な 20 SO- -Cu? Cu?+ Cu?+ Cu?+ → Fe?+ N?+ SO 硫酸酸性 硫酸銅(I)水溶液 陽極泥一 どが陽イオンとなって溶け出す。金や 銀などの銅よりもイオン化傾向の小さ い金属は,単体のまま陽極の下に沈殿 する。これを陽極泥という。 25 ▲図12 銅の電解精錬のしくみ陽極泥 からはAuやAgなどの貴金属が回収される。 工業的には,陰極にはステンレス板が使用 されている。 ようきょくでい このようにして,高純度の銅を得る ことができる。 30 ○ O 粗銅板

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化学 高校生

この問題で、⑤の酸化鉛や➉についているローマ数字は酸化数ですか?また、なぜこの様な酸化数なのですか?

文中のO~6, 0, ①に適切な語, 語句,⑥~③には適切な酸化数を入れよ。 電池(化学電池)は,酸化還元反応を利用して化学エネルギーを電気エネルギーに変:, 装置である。素焼き板を隔てて, 亜鉛板を硫酸亜鉛の水溶液に浸したものと, 銅板を協融 銅(I)水溶液に浸したものとを組み合わせた電池を(① )という。この電池の負極では ( 2 )が還元剤としてはたらき,正極では( ③ )が酸化剤としてはたらく。 電池の中には充電して再生できるものもある。充電できる電池として,自動車のバッテ リーなどで使用される鉛蓄電池がある。鉛蓄電池は,負極活物質に( ④ ), 正極活物質 に( 6 ), 電解液には希硫酸が使われている。放電後,負極ではPbの酸化数が(0 ) から( 0 )へ,正極ではPbの酸化数が( ③ )から( ⑨ )へと変化する反応が起こり、 両極の表面に( 10 )が生じて, 電解液の硫酸の濃度が次第に( 0 )くなる。充電では 外部から電圧をかけて, 放電と逆向きの反応を起こすことで,起電力が回復する。 入試向趣1列 解説 2, 3 得点源57より,負極ではZn 剤としてはたらく(Zn自身は酸化される)。また正極では, Cu'* + 2e - の反応が起こり,Cu?*が酸化剤としてはたらく(Cu?+自身は還元される)。 ④~0 得点源58より, 負極では, Pb→ PbSO4(Pbの酸化数;0→ +2), 正極ではPBO2 ① ダニエル電池 6酸化鉛(V) → Zn?+ + 2e-の反応が起こり,Znが還元 Cu 0 PBSO4(Pbの酸化数; +4→ +2)の反応が起こる。 ② 亜鉛 答 ③ 銅(IⅡ)イオン の +2 の 鉛 ⑥ 0 10 硫酸鉛 (IⅡ) ③ +4 ③+2 0小さ

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化学 高校生

(2)で水素1mol水酸化物イオン2molが発生してなんでNAOHが0.10mol生成するのか分かりません。

問題 228 例題 72 食塩水の電気分解 標準 右図のような装置を用いて,2.0A の電流を 80分 25秒間流して飽和食塩水の電気分解を行った。ファ ラデー定数F= 9.65 × 10C/mol として,次の問い に答えよ。 (1) 陽極で発生する気体の物質量は何 mol か。 陰極付近で生成した水酸化ナトリウムの物質量 は何 mol か。 気体 隔膜 228ロ C Ma'ti Fel a た。 電 電 飽和食塩水 NC *して 使わる 22 考え方(電気分解の計算のポイント) 電気量(C] = 電流 [A] ×時間[秒]で求め た電気量(C)を,ファラデー定数を使って, 電子の物質量[mol] に変換する。 2 各電極の反応式を書き,係数比を使って 物質の変化量[mol] を求める。 (1) 流れた電気量 Qは, 陽極では,陰イオン CIが酸化される。 S 2CI- → Cl。 + 2e- 電子 2mol が反応すると, Cllmol が発 生するから, Cl。の発生量は,0.10 × (2) 陰極ではイオン化傾向の大きい Na* は 還元されず、代わりに水分子が還元される。 2H,O + 2e-→H, + 20H 電子 2mol が反応すると,H.lmolが発 生するとともに,OH72mol が生成するか ら,NaOH の生成量は 0.10mol。 解答(1) 0.050mol (2) 0.10mol 0.050(mol) 2 Q= 2.0 ×(80× 60 + 25) = 9650[C] ファラデー定数F= 9.65 × 10'℃/mol より,反応した電子の物質量は, 9650C 9.65 × 10C/mol 0.10[mol) 90 硫酸銅(II)水溶液の電気分解 陰格ではな生 い方機様 例題 73

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化学 高校生

(2)の④(正しい)の文章について教えてください。 また、(3)も教えていただきたいです。

問3 電解質水溶液にイオン化傾向の異なる2種類の金属板を浸すと、 電池ができる。 次の図はダニエル電池とよばれる電池の構造を示している。 あとの各問いに答えよ。 OT ONH 電球 m 素焼き板 This Mom 0060.0 ŽITÝ 銅 板 硫酸亜鉛水溶液 硫酸銅(ⅡI)水溶液 ダニエル電池 ONITA この電池では亜鉛板を 1.0 mol/L 硫酸亜鉛水溶液 500 mL に、銅板を 2.0 mol/L 硫酸銅 (ⅡI)水溶液500mLに浸し、両極板を導線で接続している。 (1) 負極と正極で起こる反応をe-を含む反応式で答えよ。 OSTALAGUE daghan O (2) この電池の放電時における記述として誤りを含むものを、次の①~⑤の中から1つ選 び、番号で答えよ。 番 ① 正極では、酸化反応が起こる。 (2) 負極では Zn の酸化数が2だけ大きくなる。 電流は、銅板から導線を通って亜鉛板に流れる。 000.0⑤ 0250.00 硫酸亜鉛水溶液の亜鉛イオンの濃度は大きくなるが、 硫酸銅(ⅡI)水溶液の銅(ⅡI)イオ ンの濃度は小さくなる。 (5) 亜鉛と硫酸亜鉛水溶液の代わりに、ニッケルと硫酸ニッケル (ⅡI)水溶液を用いても電 流は流れる。 1 (3) 右の図で示す実線Aは、亜鉛板の質量 30 20 変化を示している。 銅板の質量は、どのよ うに変化するか。 最も適当なものを、次の ①~⑥の中から1つ選び、 番号で答えよ。 10 0 -10 -20 -30 負極 亜鉛板 極板の質量変化 (mg) 正極 (5) A 問4 時間 〔分

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