(2) ニッケルのみを不純物として含む粗銅を陽極, 純銅を陰極とし, 硫酸で酸性に した 0.50 mol/Lの硫酸銅(II) 水溶液100mLを電解液に用いて電気分解を行っ たところ,陰極では銅のみが6.35g析出し, 電解液中の銅(II)イオンのモル濃 度が0.40mol/Lになった。 また, 各電極において気体の発生はみられなかった。 この電気分解において,陽極から溶け出した銅 Cu とニッケル Ni の物質量はそ れぞれ何molか。 四捨五入により有効数字2桁で記せ。 ただし,原子量は Ni=58.7, Cu=63.5 とする。

陽極および陰極での変化は,次のようになる。 陽極: Cu → Cu2+ + 2e¯ Ni → Ni2+ + 2e_ 陰極:Cu2+ + 2e¯ → Cu (3 ④ 5 陽極から溶け出した Cuの物質量を x[mol], Ni の物質量をy [mol] とする。 陰極で析出した Cu の物質量は, 6.35 g -= 0.100 mol 63.5g/mol 陽極で流れたe の物質量と,陰極で流れたe の物質量は等し いので, 式 ③ ~式 ⑤ より, x[mol]×2+y[mol] ×2=0.100mol×2 6 また,陰極で Cu が析出すると, その分だけ電解液中の Cu2+が 減少し, 陽極から Cu が溶け出すと, その分だけ電解液中の Cu2+ が増加する。 つまり,陰極で析出した Cuの物質量と陽極から溶け 出した Cuの物質量の差は、電解液中で減少した Cu2+の物質量に 等しい。 よって, 0.100 mol-x[mol] =0.50mol/Lx 100 1000 100 L-0.40mol/Lx- L ⑦ 1000 式 ⑥, 式 ⑦より、 x=0.090 mol, y = 0.010mol