- ベストアンサー
電気分解の際の陰極（水素）の反応
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
現在の高等学校の教科書では （１）陰極での水素発生の式 酸性溶液で ２Ｈ＋＋２ｅ－→Ｈ２ 中性、アルカリ性溶液では ２Ｈ２Ｏ＋２ｅ－→Ｈ２＋２ＯＨ－ （２）陽極での酸素発生の式 アルカリ性溶液で ４ＯＨ－→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ－ 中性、酸性溶液で ２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ－ に統一されています。 泡が見える程度の速さで電気分解が起こっているときは 中性の水の解離で出来たＨ＋またはＯＨ－では間に合わないそうです。水の解離はこれをカバーするほど速くはないそうです。 水が直接反応していることになります。電圧も少し変わるでしょう。 参考 渡辺正編著「電気化学」
その他の回答 (2)
- Kemi33
- ベストアンサー率58% (243/417)
昔こんな質問がありました。チョットフォローするのが困難ですが，結論としては，#2さんが回答されている事の様です。 ・http://oshiete.eibi.co.jp/qa442256.html QNo.442256 水の電気分解で H2O が反応するのは何故？
精密に言うと「両方起こっている」のが正しいと思います。 水素イオン濃度は中性で[Ｈ+]＝１０^(-7)（mol/Ｌ） と非常に小さいことを考えると、水の電離速度は非常に速く通常は平衡状態にあると考えられますが、電気分解速度がこれを超えて、水素イオンの拡散も追いつかないと考えると、水素イオンだけでなく中性の水の反応も考えなくてはなりません。
関連するQ&A
- 電気分解の反応式について
ＮaＯＨ水溶液の電気分解（白金電極）の反応式がわかりません。 両極では、なぜ下の反応が起こるのでしょうか？ 陽極： 4OH- → 4e- + 2H2O + O2 陰極： 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- ＮａＯＨ水溶液では、陽極においてＯＨ-が多く存在するために、ＯＨ-が 酸化される。 陰極では、Ｎａ+のイオン化傾向が大きいため、代わりに水分子 が還元されるというふうに自分では解釈してます。（あってるかなー？） しかし、生成物（陽極のH2O、陰極のH2、OH-）は丸覚しないとダメなんでしょうか？ 考えることが好きな性格なので、この反応式の作り方をゼヒ教えてほしいです。 どの参考書を見ても、結果の反応式だけしか書いてないんで・・。 お願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 水の電気分解について
中３です。イオンや電離のことをやっていて、水の電気分解について調べていたら↓の式が出てきました。 ＜水酸化ナトリウム水溶液＞ ＮａＯＨ → Ｎａ＋ ＋ ＯＨ－ 陰極：２Ｈ２Ｏ ＋ ２ｅ－ → Ｈ２ ＋ ２ＯＨ－ 陽極：４ＯＨ－ → ２Ｈ２Ｏ ＋ Ｏ２ ＋ ４ｅ－ ｅって電子のことですか？ 式の意味もよくわかりません…。 わかりやすく説明お願いします！！
- 締切済み
- 化学
- 電気分解の反応式・・・！
化学で困ってます！ 例えば、NaCl水溶液に陽極、陰極共に炭素の極板がある。 陰極・・・2H2O＋2e-→H2＋2OH- 陽極・・・2Cl-→Cl-＋2e-となりますが、このとき、両極の炭素は無視していんですか？ イオン反応式を書く上で規則みたいなもの(電気分解による生成物の表)で陰極についてはCu2+、Ag+があるときはそれについて書き、Cu2+、Ag+がないときはH2Oについて書く。 そして、Na+、Al3+があったらそれについて書く。でも上記の陰極・・・2H2O＋2e-→H2＋2OH-はNa+についてではないんです。。 よくわかんないです。 わかる方、ぜひこの私にお教えてください！お願いします！
- ベストアンサー
- 化学
- 塩化ナトリウム水溶液の電気分解の化学反応式
こんにちは。化学を勉強しているものです。 ２つ質問があります。 塩化ナトリウム水溶液の電気分解では陰極で水素が発生しますが、 そのことを表す次のような化学反応式をよく目にします。 ２H2O ＋ ２e（-） → H2 + ２OH（-） （１） これは一体どこから出て来た式なのでしょうか？ 説明もなく、いきなり書かれているので分かりません。 というか、これはこうものだ！と暗記するようなものなのでしょうか？ （２） あと、電圧がそれほど高くないのに、H2O分子が電子とこのように反応するのなら、 純水中でも水分子が反応して、電気分解が起こり、 結構簡単に水素が反応するんじゃないかと疑ってしまいます。 それとも何か条件があるのでしょうか？ どなたかお願いします。
- ベストアンサー
- 化学
- 電気分解を解いているときに...
電気分解に関する質問です。これの解き方について， 私の持っている参考書には以下のように書いてありました。 -------------------------------------------------- 陽極 (1) 白金，炭素以外→電極がイオンとなって溶け出す (2) ハロゲン化物イオンがある→その単体が生成 (3) その他→酸素が発生※1 陰極 (1) Zn よりイオン化傾向が低い→その単体が生成 (2) Al よりイオン化傾向が高い→水素が発生※2 ※1 酸性水溶液以外では，次の反応により電極付近は酸性になる。 2H20 → O2↑ + 4H+ + 4e- (塩基水溶液 4OH- → 02 + 2H20 + 4e-) ※2 酸性水溶液以外では，次の反応により電極付近は塩基性となる。 2H2o + 2e- → H2↑ + 2OH- (酸性水溶液 2H+ +2e- → H2) -------------------------------------------------- 私はこの手順を暗記して解いているのですが，硫酸ナトリウムを電気分解する問題で，良く分からない点がありました。 陽極の反応で(3)を適用し，硫酸ナトリウムは酸性水溶液だと思ったので，手順に従い以下の反応式を書いたら，正解でした。 (2H20 → O2↑ + 4H+ + 4e-) しかし，陰極での反応は酸性水溶液の反応を書いたら間違いでした。 (2H+ +2e- → H2) なぜでしょうか。 また，なぜ※１や※２のようなことが起こるのでしょうか。ここさえなければ電気分解は簡単なのですが…。高校の範囲ではとりあえず暗記しておけ，という項目なのでしょうか。 分からない言葉があれば当方で調べるので，詳しく説明して頂ければ幸いです。
- ベストアンサー
- 化学
- 水の電気分解に関する私の勘違い（？）を解いて下さい
水の電気分解において，陰極及び陽極で次の反応が起こって，それぞれ OH- や H+ が生成します。 陰極：２Ｈ2Ｏ ＋ ２ｅ- ―→ Ｈ2↑ ＋ ２ＯＨ- 陽極：２Ｈ2Ｏ ―→ ４Ｈ+ ＋ Ｏ2↑ ＋ ４ｅ- このままでは，電気分解の進行に連れて，陰極の OH- 濃度と陽極の H+ 濃度が高くなり，反応が止まります。通常は，支持塩の Na+ や SO4(2-) が，各イオンを中和したり，生成した OH- や H+ が移動して反応の停止を防いでいます。 だとすると，イオンの濃度勾配の生成を抑えれば，電気分解は進行すると思われます。例えば，次の様に行ないます。 ・陰極と陽極に別々の電解槽（溶液の流入，流出口のあるもの）を用意します。 ・陰極側に硫酸水溶液を，陽極側に水酸化ナトリウム水溶液を入れます。 ・陰極側に硫酸水溶液を，陽極側に水酸化ナトリウム水溶液を，それぞれ一定速度で流します。 ・電解槽に白金電極を入れ，電池をつなぎ，電気分解を行ないます。 この装置では，生じた OH- や H+ を電解槽から流出させる事で，電極部分のイオンの濃度勾配の生成が抑えられます。そのため，電池の寿命がある限り電気分解が進みます（？）。 そうすると，陰極側流出液には OH- が，陽極側流出液には H+ が，それぞれカウンタ－イオン無しに存在する事になってしまいます。これは納得いかないので，何処かで勘違いしていると思うのですが，何処かが判りません。 すみませんが，私の勘違いを指摘し，私を納得させて下さい。
- ベストアンサー
- 化学
- 塩化ナトリウムの電気分解
こんにちは。高校化学の電気分解について質問します。以下の問題は参考書に記載されていた問題です。 ＜問題＞塩化ナトリウム水溶液を炭素電極を用いて電気分解したときの各極における反応式を示せ。 ＜解答＞陰極：２[Ｈ2Ｏ]＋２[e－]→Ｈ2＋２[ＯＨ－] 正極：２[Ｃl－]→[Ｃl]2＋２[e－] ＜解説＞塩化ナトリウム水溶液中には陽イオンには[Ｎa]＋とＨ＋が含まれているが、電子はＨ＋のほうが受け取りやすい。 --------------------- 質問(1)↑なぜですか？ --------------------- ＜解説＞ 同様に陰イオンは[ＯＨ]－と[Ｃｌ]－が含まれているが、電子は[Ｃｌ]－のほうが受け取りやすい。 --------------------- 質問(2)↑なぜですか？ ------------------ーー 上記(1)、(2)を質問いたします。 たぶんイオン化傾向によるものだと思います。参考書には金属のイオン化列の表は表示してありましたが、このように非金属元素まで含めて考えた場合は、どのように考えたり検証（受験が前提なので実験ではなく机上でですが）すればよいのでしょうか？ご存知の方がいらしゃいましたら教えて下さい。基本的なことかもしれませんが初心者です。よろしくお願いいたします。
- ベストアンサー
- 化学
お礼
回答ありがとうございます。 水素が反応に追いつかなくなると、水が反応するということですね。 非常に参考になりました！