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化学 高校生

問5がわかりません

1 用 電池(化学電池)は, 酸化還元反応に伴って放出される化学エネルギーを電気エネルギーとし て取り出す装置である。一般に,異なる2種類の金属を導線で結んで電解質溶液に浸すと電池 になり、電流が流れる。この場合, イオン化傾向が大きい金属が ウ極, イオン化傾向が小 さい金属が I 極となり、電子は導線中を |極から カ 極に流れる。 代表的な電 池であるダニエル電池 (下図)は,亜鉛板を硫酸亜鉛水溶液に,銅板を硫酸銅(II)水溶液に浸し, 両液が混じらないように素焼き板で仕切り, 両金属板を導線で結んだものである。 FUNES HI オ 問3 空欄 硫酸亜鉛水溶液 ウ 素焼き板 NORTH 銅 硫酸銅(ⅡI)水溶液 カに当てはまる語を, 「正」 または「負」のいずれかから選んで記せ。 US 20 A1 (20)ST# 問4 ダニエル電池を放電させたとき, 負極と正極で起こる反応を,電子eを含むイオン反 4 BUCSA 応式でそれぞれ記せ。 >C さん Zn > Cn 問5 ダニエル電池を放電させたところ, 負極の質量が 3.27 g減少した。これに関する次の(1), (2)に有効数字3桁で答えよ。 ただし, ファラデー定数は F = 9.65 × 10 C/mol とし,必要 29- 20 があれば,原子量 Cu=63.5, Zn = 65.4 を用いよ。 (1) 導線中を流れた電子の物質量は何mol か。 (2) 流れた電気量は何C (クーロン)か。 HS + $0d4 + 09 (12)

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化学 高校生

高2の化学のイオン化傾向です。 解説のところの①で、なぜAlが酸化されるのか、なぜAl3+になるのか分かりません。 あと、問題の(1)で気体が発生するのはどんなことから分かるのか教えてほしいです。 (2)の「金属が析出」とは、金属が残るということですか? (4)の解答の⑥の... 続きを読む

例題 57 金属のイオン化傾向 次の溶液と金属の組み合わせについて 下の問いに答えよ。 4 ① 3 HCI Ag Cu LOLOLOLOLOL CuSO4/ AI [HCI 解答 (1) /Cu HNO3 ① H2 ③ NO2 (2) ⑤ 銀 (3) ① Al3+ ③ Cu²+ ⑤ Cu²+ (1) 気体が発生した反応の図の番号と発生した気体の化学式を答えよ。 (2) 金属が析出した反応の図の番号と析出した金属の名称を答えよ。 (3) 金属が溶けた反応の図の番号と溶け出した金属イオンのイオン式を答えよ。 (4) 変化がないあるいは変化が途中で進まなくなる反応の図の番号と理由を答えよ。 |AgNO3 (4) ② 水溶液中のH+より, 金属 Cu のイオン化傾向が小さいから。 ④水溶液中のCu²+ ⑥ AI は濃HNO3 中では不動態となり溶けないから。 より 金属 Ag のイオン化傾向が小さいから。 ベストフィット イオン化傾向 イオン化傾向が大きいほど酸化されて陽イオンになりやすい。 Li>K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb> Cul example probi (H₂) >Cu>Hg>Ag>Pt>Au 6 濃 HNO3 AI 解説 イオン化傾向の大きい金属が溶液中でイオンであるならば、安定なので変化が起こらない。 逆に、 イオン化 向の小さい金属が溶液中でイオンであるならば, 不安定なため還元されて金属に戻ろうとする。 ① 溶液には,塩酸から生じる H+ と単体AI が存在している。 イオン化傾向はAI>Hの関係にあるので、A は酸化されて Aβ3 + になる。 ②溶液には,塩酸から生じる H* と単体 Cu が存在している。 イオン化傾向はH>Cu の関係にあるので、 変化は起こらない。 ③ 濃硝酸は酸化力が強く Cu は酸化されて Cu²+ になる。 ④ 溶液には, CuSO4水溶液から生じる Cu²+ と単体Agが存在している。 イオン化傾向は Cu>Agの関係 にあるので、変化は起こらない。 ⑤ 溶液には,硝酸銀水溶液から生じる Ag+ と単体 Cu が存在している。 イオン化傾向は Cu>Agの関係に あるので, Ag+ は還元されて Agになる。 ⑥ Fe, Ni, Al は濃HNO3 中では不動態となり,それ以上変化は起こらない。 ① ③⑤ は変化が起こり,それぞれの化学反応式は次のようになる。 ① 2AI +6HCI → 2AICl3 +3H2 水素が発生 ③ Cu + 4HNO3 → Cu (NO3) 2+2H2O +2NO2 二酸化窒素が発生 ⑤ 2Ag+ +Cu→2Ag+Cu²+ 銀が析出 151 不 池 (1) (2) (3) (4) (5) (1 (2 (3 (

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化学 高校生

アルミニウムの溶融塩電解で、なぜ陰極で、アルミニウムイオンが電解できるようになったのですか? また陽極での酸素イオンの電解の仕組みは何ですか?

粋なAl,O。(アルミナ)からアルミニウムの単体を得るときも電気分解を用 いる。しかし,アルミニウムはイオン化傾向が大きく, Al* を含む水溶液 ●アルミニウムの溶融塩電解 アルミニウムは,原料鉱石のボーキサィ トから得られる。ボーキサイトは,酸化アルミニウムAlLOsを主成分と」 少量の酸化鉄FE,O。などを含む鉱物である。この鉱石を精製したあと,緒 いる。しかし,アルミニウムはイオン化傾向が大きく, Al**を含む水溶流 の電気分解では,水の方が還元されやすいから水素が発生するだけで、ァ ルミニウムの単体を得ることができない。 塩を高温で加熱すると融解して液夜体とな 陽極(+) 導電棒 炭素陽極 る。氷晶石NaAIF。を約1000Cに加熱し 融解した てできた融解塩にAI,O。を溶かし,炭素を 炭素陰極 電極として電気分解すると,陰極から,融 解状態のアルミニウムの単体が得られる。 氷晶石と 酸化アル ミニウム 氷晶石は 融点を下 げる。 [陰極] A*+3e ~ →Al (27) [陽極] 20-+C→CO2+4e" (28) 融解した 陰極(-) 0°-+C →CO + 2e 29) アルミニウム ▲図13 アルミニウムの溶融塩電解 このように,融解塩を用いて電気分解する方法を溶融塩電解(融解塩電解) という。アルミニウムの溶融塩電解には,多量の電気が必要である。

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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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