化学
高校生
解決済み

(2)の考え方が分からないです。
電子がどこで反応しているのかもいまいち理解出来ていないので、できるだけ詳しく説明していただけると助かりますm(_ _)m

思考 反物( OHS OHS ( 307.銅の電解精錬不純物に金,銀, ニッケルなどを含む粗銅板を陽極, 純銅板を陰極 として, 硫酸銅(Ⅱ) 水溶液を電解液にそれぞれ用い, 0.2~0.5V で電気分解を行うと、 純銅が得られる。いま、不純物として金とニッケルのみを均一に含む粗銅板を陽極,純 銅板を陰極として、 硫酸銅(II) 水溶液中で電気分解を行った。 0.965Aの電流を 1.80 × 10 秒間流したところ, 陽極の質量が 5.87g減少し,両極からも気体の発生は見 られなかった。また, 粗銅板に含まれるニッケルの質量パーセントは10.0%であった。 (1)この実験で得られた純銅は何gか。有効数字3桁で答えよ。 (2) 電解液中の Cu2+の濃度はどのように変化したか。 次の (ア)~(ウ)から1つ選べ。 (イ) 変化しなかった(ウ) 小さくなった (ア) 大きくなった (3)この粗銅板に含まれる金の質量パーセント [%] を有効数字2桁で求めよ。 (20 千葉
(2) 金 Au, ニッケル Ni を含む粗銅板を用いた陽極では, 銅 Cu よりも イオン化傾向の大きい Ni が Cu とともに水溶液中に溶け出す。 Cu - → Cu²+ + 2 +2e ••② 陽極 Ni → Ni2+ +2e- ...③ 銅 Cuよりもイオン化傾向の小さい金 Au は, まわりの銅が溶け出して も陽イオンにならず,単体として陽極の下に沈殿する。 したがって, ②式と③式で放出される電子の物質量の和が回路を流れる電子の物質量 1.80×10-1mol となる。 一方, 1.80×10 -1molの電子が陰極にも流れる が,すべて Cu2+ を Cu に還元するのに使われる (1式)。 したがって, 陽極で生じる Cu2+ よりも陰極で還元される Cu2+ の方が多いため,硫 硫銅(TT)水溶液中のCu2+の量が減少し、濃度は小さくなる。lor

回答

✨ ベストアンサー ✨

陽極では、銅だけでなく、(イオン化傾向が銅より小さい)ニッケルも溶ける。
陰極では、銅だけ析出。

ニッケルはそのまま水溶液に残る。金や銀は陽極泥になっているから関係なし。

つまり、同じ電気量が陽極と陰極に流れているが、陽極では、銅だけでなくニッケルも溶けるため、電気量すべてを銅の溶解に使っていない。しかし、同じ電気量で、陰極には水溶液の銅イオンが銅になり、ニッケル関係なく析出する。

だから、銅に使われる電気量は、溶解分には少なく、析出分には多く使用されるから、溶液の濃度は小さくなる🙇

ずんだもち

画像に自分なりの解釈を書いてみたのですが、この考え方で合っていますか?

🍇こつぶ🐡

質問、いつも難しく考えているから、単純に簡単に考えて。こちらの回答から考えて。自分が納得するのは大事だけど。根本が先に進まないから。

同じ電気量で析出分と溶解分が違うから。だけです。
計算の数値より、まず考え方を理解して下さい。

銅とニッケルは溶解に電気量を取られる。どちらも溶ける。次に析出する。この時、同じ電気量が流れる。ニッケルは溶けたまま析出しない。だから、銅だけ析出する。溶液には、最初硫酸銅もあるから、電極が溶けた分の銅イオンだけでなく、硫酸銅の銅イオンも析出する。だから、濃度は薄くなる🙇

ずんだもち

ニッケルは溶けたまま析出しないとはどういう意味ですか?また、硫酸銅からの銅イオンも析出されたら、銅イオンの量が増えて濃度は高くなりそうですが、、
いまいち分からないです本当にすいません、

🍇こつぶ🐡

ニッケルは溶けたまま析出しないとはどういう意味ですか?
>電解精錬は、銅だけ析出するように電圧調整している。だから、イオン化傾向が銅より大きい金属は溶液中に溶けたまま。

硫酸銅からの銅イオンも析出されたら、銅イオンの量が増えて濃度は高くなりそうですが、
>簡単な算数なんだけど……うーん。

仮に電気量が2molながれたら、銅もニッケルも別々の溶液なら1mol ずつ溶けるけど、一緒にあると、銅は1mol溶けない。仮に、ニッケルがあるせいで半分の0.5molだけ水溶液中に銅が溶けたとする。すると、水溶液中には最初からある硫酸銅の銅イオンと銅電極が溶けた銅イオンが混じるよね。今、05molの銅イオンが混じったんだよ。それで、析出するのは2molの電気量分つまり、1molの銅イオンが陰極に析出するわけ。すると、陽極が溶けた銅イオンは0.5molしかないわけで、1mol析出するわけだから、硫酸銅の銅イオンも0.5mol析出するでしょ。そうしたら、溶液の銅イオンの濃度は小さくなるでしょ。

話は変わりますが、
別の質問、並列直列も考えすぎ。未だ解決されてませんが確認されて下さい🙇

🍇こつぶ🐡

硫酸銅からの銅イオンも析出されたら、銅イオンの量が増えて濃度は高くなりそうですが、
>陽極の銅イオンが溶けた分、溶液の銅イオン濃度増え、高くなると考えることは間違っていない。

ただ、それを上回る銅イオンが陰極に析出するため、溶液中の銅イオン濃度は小さくなるということです🙇

ずんだもち

たぶん理解出来たと思います。初歩的な質問までしてしまって申し訳ないです。
最後に自分が載せたやり方(考え方)は正しいのかだけ教えて欲しいです。
長々とすいません

🍇こつぶ🐡

濃度が増えるか減るかの問題を解いているのに、最初は良いが、最終的に電極の質量増減に話がすり替わっている。

黄色部分は、先ほど上にたくさん書いたから、電極の亜鉛0.5だけでなく、ニッケル分の0.5を析出時に補わないと。ニッケルは析出しないから、さっき言ったこど、硫酸銅から0.5分析出する。だから、溶ける銅イオンすべてから、析出する銅イオンの方が2倍析出する(ニッケル分の代わり)から。濃度は小さくなる。

最終的に、電極の増減の画像になっている。

いつも、何か質問を聞いて、そこから、急に脱線したり、難しく考えたりする傾向があるようだから、上で述べたように、
まず、何を求めるのか明確にする、
質問したら、自分の意見だけでなく、回答をよく読んで欲しい。ニッケルは溶けて出てこないと一番最初に書いたのに、途中で質問するとか。こちらの質問をしっかり読んでいないと思われても仕方ない。
分からないから質問し、それを自分なりにかみ砕いて理解することは当然大事ですが、質問者さんの質問にたくさん答えてなんとかしようとして、色々図にしたり、調べたり、記入したりして、私の回答はできていますので、その辺を汲んでいただき、感謝は必要ありませんが、理解されて欲しいと思います。

そういうやり取りがないと、こちらは回答できませんから。

ミスは誰にもあります。
途中で、論点がボケる傾向があるみたいですから気をつけて下さい。後は、整理して、難しく考えず、シンプルに。計算の前にまず、化学は理屈や現象の理解が大切かと思います。

長くなりました。
頑張って少しずつ理解されて下さい。
努力は伝わってますから🙇

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