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ニッケルと銀を含む粗銅を電気分解した際の銅の質量パーセント濃度を求める方法
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問題 原子量：O＝１６．０ S＝３２．１ Cu＝６３．５ Zn＝６５．４ Ag=１０８ Pb＝２０７ ファラデー定数 ９．６５×１０＾４C/mol を用いて答えよ。 電解精錬に関する以下の文章を読み、問１～問４に答えよ。解答の有効数字は２桁とする。 ただし、流れた電流はすべて金属の溶解、析出に使われ、気体は発生しないものとする。 また、反応によって溶液の体積は変化しないものとする。 不純物金属として銀、亜鉛および鉛のみを含む粗銅および純銅を電極にし、銅（II）イオン Cu(2+)を含む硫酸酸性水溶液１．００L中で電解精錬を行った。 １０．０Aの直流電流をある一定時間流したところ、粗銅は１０３．５ｇ減少し、純銅は１００．０ｇ 増加した。溶液中の銅イオンの濃度は０．０６００mol/L 減少した。 また、反応中に生じた沈殿の質量は３．８７ｇであった。 問１ この反応で流れた電気量[C]を求めよ。 問２ 粗銅から溶けだした銅の質量[ｇ]を求めよ。 問３ この電解精錬により粗銅から放出された不純物の銀、亜鉛、鉛が、次の（あ）～（う）の いずれの状態で反応槽内に存在するかを記号で答えよ。 （あ） イオンとして溶解している。 （い） 金属塩として沈殿している。 （う） 金属として沈殿している。 問４ 溶液中の銅イオンの濃度の減少０．０６００mol/Lは、粗銅からの不純物イオンの放出 にともなって生じた。この電解精錬により粗銅から放出された亜鉛の質量[ｇ]を求めよ。 ＊特に問４の計算過程を詳しくお願いします。
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硫酸銅(II)(式量160)の溶解度は60°Cで40, 20°Cで20である。60°Cで水100gに溶かすことのできる硫酸銅(II)五水和物は何gか。また、このようにしてつくった飽和水溶液を20°Cまで冷却した場合、析出する硫酸銅五水和物の結晶は何gか。ただし、H2Oの式量を18とする。 硫酸銅五水和物が水100gにx[g]溶けるとすれば、 水の質量は100+(90/250)x[g] 硫酸銅の質量は(160/250)x[g] また、水100gには硫酸銅は40gとけるので、 100:40=100+(90/250)x:(160/250)x x≒80.6[g] 20°Cまで冷却したときにy[g]の硫酸銅五水和物が析出したとすれば、そのときの水の質量は 100+(90/250)x-(90/250)y[g]≒129-(90/250)y[g] 析出した硫酸銅の質量は (160/250)y[g] また、60°Cにおいて、100gの水に40gの硫酸銅が溶けているとき、60°Cから20°Cまで冷却すると、20gの硫酸銅が析出するので、 129-(90/250)y:(160/250)y=100:20 y≒36.2 解答ではy=45(有効数字2桁)となっていました。上記のやり方の間違っているところを教えてください。(xはあっていました。)
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化学の電気分解の問題を解いたのですが、これで合っているかどなたかお願いします。 また、（３）の有効数字が３桁か４桁かわかりません。 問 塩化銅（II）水溶液に炭素棒（a),(b)を浸した電解槽Iと硝酸銀水溶液に白金電極(c),(d)を浸した電解槽IIを下記のようにつなぎ、2.500Aで1930秒間通電した。 ファラデー定数9.65×10^4 C/mol 原子量Cu=63.5 Ag=108 記 電解槽I（a)陽極(b)陰極 電解槽II(c)陽極(d)陰極 １） 溶液中に流れた電気量は何Ｃか。 2.500A×1930秒＝4825C ２） （a)で発生した気体は標準状態で何Ｌか。 流れた電子は、4825C/9.65×10^4 C/mol=0.05mol 2Cl- →Cl2＋２e- より、Cl2をxmolとおくと、 1:2=x:0.05 ｘ＝0.025mol よって、0.025mol ×22.4=1.12L ３）(b)に析出した金属は何gか。 ★ここの有効数字は、問題文のA、秒、ファラデー定数どれにあわせたらいいのでしょうか。 Cu2+ ＋2e- → Cu 析出するＣｕをxmolとおくと、 2:1=0.025:x x=０．０１２５mol 0.025mol ×63.5=0.79375 ≒0.7936g 7.94×10＾-2 g 4) (c)で起こる電極反応式を記せ。 2H2O → O2 + 4H+ +4e- 5) （a)の代わりに銅電極を用いて通電すると、電解質中のCu2+とCl-の濃度はどうなるか。 （a) Cu→ Cu2+ ＋2e- （b) Cu2+ ＋2e- → Cu よって、Cu2+とCl-ともに、濃度の変化はなし。
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次の硫酸銅（II）の溶解度の値を用いて、以下の問いに答えよ。 60℃：39.9 80℃：56.0 ただし、式量を CuSO4＝160、H2O＝18.0 として答えよ。 （1）80℃の飽和水溶液100ｇつくるのにCuSO4・5H2Oは何ｇ必要か。 〈A、56.1ｇ〉 【解説】 100ｇの飽和水溶液中には{100×(56.0g/156.0g)}ｇの無水の硫酸銅（II）が含まれる。 硫酸銅（II）の結晶はCuSO4・5H2Oなので、含まれる無水の硫酸銅（II）の質量に{160(g/mol)＋18.0(g/mol)×5}/160g(g/mol)を乗じる。 （2）（1）の飽和水溶液100ｇは、60℃に冷却すると何ｇの結晶が析出するか。 〈A、20.8ｇ〉 【解説】 39.9g：139.9g=(56.08-x)×{160(g/mol)}/{250(g/mol)}:100g-x 39.9×(100-x)=89.536×(56.08-x) x=20.77g ∴20.8ｇ 析出する結晶の質量をｘ[ｇ]とし、60℃の飽和水溶液とそこに溶解している無水の硫酸銅（II）の質量比をｘで表して求める。 80℃で硫酸銅（II）の結晶が56.08ｇ溶解していることが（1）からわかる。 （3）（1）でつくった80℃の飽和水溶液100ｇをしばらく放置しておいたところ、水が蒸発して結晶が50.0ｇ析出した。 このとき水は何ｇ蒸発したか。 〈A、39.1ｇ〉 【解説】 100g:56.0g={x＋50.0g×(90g/mol)/(250g/mol)}:50.0×{(160g/mol)/(250g/mol)} x=39.14 ∴39.1 50gの硫酸銅（II）結晶が析出したとき、蒸発した水の質量ｘと、 そこに溶解していた無水の硫酸銅（II）の質量比が、 80℃の溶解度と溶媒の水100ｇの比に等しいことから求まる。 ◎以上の問いの【解説】が理解出来ずに困っています。 もう少し簡単に出来ないでしょうか？ または、解説の“解説”でも結構です。お願いします。
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陽極に粗銅 10[g]、陰極に純銅 2.0[g]、電解液に硫酸銅(Ⅱ)水溶液を用いて電気分解を行った。 268[mA]の電流を10時間流したところ、陽極の質量が3.5[g]だけ減少した。粗銅中には不純物として銀のみが含まれる。この銀は、すべて電気分解によってイオン化し、水溶液中に含まれる。 ①粗銅中に含まれる銀の質量パーセントは何％か？ ②粗銅板がなくなり、電気分解が終了するのは、電気分解を始めてから何時間後か？ という問題なのですが、問題の意味すらいまいちよくわからない状態です(笑) この問題を解く手順を教えてください！ あと、この問題はどのくらいのレベルだと感じますか？
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お礼
理解できました ありがとうございます