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化学 高校生

(2)の解説で×2や½しているのはなぜですか? 教えてください🙏

電解 77 [銅の電解精錬] 銅の電解精錬は、 右図のように check! 粗銅を陽極に, 純粋な銅を陰極にし, 硫酸酸性の 硫酸銅(II) 水溶液を電解質溶液に用いて, 0.3V 陽極 陰極 77 銅 小さ る。 程度の電圧をかけて電気分解する。 このとき, 陽 極の粗銅からは,銅(II)イオンが溶け出し,陰極 に純粋な銅が析出する。 粗銅に不純物として含ま れている金属は,銅(II)イオンと同様にイオンと なって溶け出すものと、金属のまま陽極の下に陽 極泥として沈殿するものがある。 粗銅板 ・Cu2+ Cu2+. 純銅板 陽極泥硫酸酸性の 硫酸銅(II) 水溶液 (1) 粗銅に不純物として, 鉄, ニッケル, 銀、金が含まれている場合, イオ ンとして溶け出す銅以外の金属と, 陽極泥として沈殿する金属を元素記号 を用いて記せ。 (2) 銅の質量% 92.5% の粗銅を, 2.00Aの電流をちょうど50分間流して 電解精錬を行ったところ,陽極の粗銅の質量が2.00g減少した。 イオンと して溶け出した物質のうち,銅(II)イオン以外のイオンの物質量を有効数 字2桁で答えよ。 ただし, 溶け出したイオンはすべて+2価とする。 (3) イオンとして溶け出す金属と,陽極泥として沈殿する金属があるのは, 金属元素のどのような性質が違うためか記せ。

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化学 高校生

(4)では水の分質量は増加しないのですか?

平 117. 電池と電気分解 解答 (1)電極A:PbO2+4H++ SO-+2e__ PbSO4+2H2O → 電極D:2C1 → Cl2+2e- (2) 増加する, +0.48g (3) 9.7×10秒 (4) 減少する, -0.80g 解説 (1) 電極AとBは鉛蓄電池の正極または負極であり, 電極C とDは,塩化銅(II) CuCl2 水溶液の電解槽の陽極または陰極である。 電極Cに銅が析出したので、 電極Cでは次の変化がおこっている。 → Cu 電極C : Cu2+ したがって、電極Cは陰極であることがわかり 電極Dは陽極である。 電池の正極が接続された電極が陽極, 負極が接続された電極が陰極なの で,電極Aが鉛蓄電池の正極, 電極 Bが負極となる。 Am 電極A~Dの各変化は,次のように表される。 A: 正極 PbO2+4H++SO2e PbSO4+2H2O ●①,②式で生 B:負極 Pb+ SO- PbSO4+2e- C: 陰極 Cu2+ +2e- → Cu ③ D : 陽極 2CI→ Cl2+2e- ...④ PbSO4 はそのまま に付着するため、 質量はいずれも増加す (2) 電極Cに銅 Cu(モル質量 64g/mol) が 0.32g析出したので,この とき電解槽に流れた電子の物質量 [mol] は, ③式から,次のようになる。 0.32 g 64 g/mol ×2=0.010mol ②式から,鉛蓄電池の放電によって, 電極 B の Pb が PbSO4 に変化する ため, 2molの電子が流れると,その質量は SO4 (モル質量 96g/mol)の 1mol に相当する96g 増加する。 したがって, 0.010molの電子が流れた とき,電極Bの質量の増加分は,次のように求められる。 NHO E 96g 愛の2mol -×0.010mol=0.48g (3) 電気分解で流れた電子は 0.010mol なので,その電気量は,ファラ デー定数から, 9.65×104C/mol×0.010mol=9.65×102C である。流れ た電流が 0.10A なので, 電気分解を行った時間を [[s] とすると, t=9.65×10s 9.65×102C=0.10Axt[s] (4) 鉛蓄電池の放電の前後で, 電極 A,Bの質量変化から,溶液の質量 変化を考える (2) から, 放電の前後で電極 Bの質量は0.48g増加する。 また, ①式から,放電によって, 電極AのPbO2 が PbSO4 に変化するた め, 2molの電子が流れると,その質量はSO2 (モル質量 64g/mol) の 1mol に相当する64g 増加する。 したがって, 0.010mol の電子が流れた とき,電極Aの質量の増加分は,次のように求められる。 JmS.11 In00ASS 101x00) xA01.0 ②極板の質量増加分 液の質量減少分に相当 る。 64g_ ×0.010mol=0.32g 2 mol 放電後の鉛蓄電池の両極の質量増加分は 0.48g+0.32g = 0.80g となる ので,希硫酸の質量変化は0.80gの減少となる。 00-

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