C=120=16 Al=27 Ni=58.7 Cu= 63.5 Ag=108 思考論述 306.直列回路・並列回路図の装置を組み 立て, 外部電源から 1.00Aの電流を16分 5秒間流して電気分解を行ったところ,電 解槽のア槽の陰極にはAgが0.810g 析出 した。 次の問いに答えよ。 ただし, 計算 問題は有効数字2桁とする。 (1) ア槽の陽極で発生した気体は, 0℃, 1.013×105 Pa で何mL か。 外部電源 直流電流計 e A 白金 白金 ア槽:AgNO3 水溶液 イオン交換膜 白金 白金 炭素 炭素 第1章 物質の変化と平衡 今む銅板を陽極 純銅板を陰極 (4) 水酸化ナトリウム NaOH は,ウ槽の 構造を利用して製造される。 ウ槽のよう イ槽: H2SO4 水溶液 ウ槽: NaCl水溶液 (2) ア槽, イ槽. ウ槽で流れた電子は, そ れぞれ何molか。 (3) イ槽の陰極で発生した気体の体積は, 0℃,1.013×105 Paで何mL か。 にイオン交換膜を用いると NaOH を取り出せるが,膜を用いないと NaOH を取り出 しにくくなる理由を簡潔に説明せよ。 (20 名古屋市立大 改 ) 田老

306. 直列回路・並列回路・ 解答 (1) 42mL (3)28mL (4) 陰極で生じた NaOH と陽極で生じた Cl2 が混合し,反 (2) ア槽: 7.5×10mol イ槽: 2.5×10-mol ウ槽: 2.5×10-mol 応してしまうから。 解説 各電解槽の電極でおこる反応は次のようになる。 陽極 : 2H2O →O2+4H++4e- ･･･1 ア槽 陰極 : Ag++e- → Ag (2) 陽極 : 2H2O → O2+4H++4e …③ イ槽 陰極 : 2H+ +2e- 陽極 : 2C1- → H₂ …④ → Cl2+2e- 5 ウ槽 陰極 : 2H2O +2e- H2+20H- ...(6) 二接続した その陽極 (1)ア槽の陰極に析出した銀Ag(モル質量 108g/mol) の物質量は, 0.810g 108g/mol =7.50×10-3 mol ②式から,電子 1molでAgが1mol 析出するので, ア槽に流れた電子の 物質量は7.50×10-mol となる。 また, ①式から, 1mol の で O2 が 1/4mol 発生するので, 7.50 × 10-3 mol の電子が流れたときに発生する 02 の体積 〔mL] は, 22.4×10mL/mol×7.50×10-3molx- =42.0mL (2) 外部電源の負極から流れ出たe- は, 並列に接続されているア槽と ウ槽にわかれて流れていく。 ウ槽とイ槽は直列に接続されているため, ウ槽に流れたe- の物質量とイ槽に流れたe の物質量は等しい。 ア槽に流れたe の物質量は, (1) から7.50 × 10-mol である。 また, 外 部電源から 1.00Aの電流を16分5秒間流したときに,外部電源から流 れるe-の物質量は,次のように求められる。 1.00A × (16×60+5)s 9.65×104C/mol -=1.00×10-2mol したがって,イ槽およびウ槽に流れたe-の物質量は, 1.00×10-mol-7.50×10-3mol=2.5×10-mol (3) ④式から,電子 1mol で H2が 1/2mol発生し, イ槽に流れた電子は 2.5×10-mol なので,イ槽の陰極で発生した気体の体積は, 1 =28mL 22.4×103mL/mol×2.5×10-3mol× (4) 陰極で生じた NaOHと陽極で生じた Cl が混合すると、次のよう な反応がおこってしまい, NaOH を取り出すことが難しくなる。 → 2NaOH+Cl2 NaClO + NaCl+H2O の両性活