中三、理科の問題です。教えてください。

質問

理科の宿題で、次の二つの問題が出されました。

(1)水酸化ナトリウム水溶液の電気分解が、なぜ、水の電気分解になるか？
(2)硫酸水溶液の電気分解が、なぜ、水の電気分解になるか？

理科が苦手で、さっぱりわかりません。
なるべく簡単に教えてください。よろしくお願いします。

回答No.5

MarcoRossiItaly

No.4です。

＞無機塩を選ぶ・・・ってことは、水酸化ナトリウムと硫酸には塩が含まれているのですか？

ごめんなさい。
適切に選ぶと言っておきながら、言ってるそばから不適切なことを書いてしまっていましたね。
「無機塩」と書いたのを、「電解質」（＝電離する物質）に訂正させていただきます。

塩酸HClは酸、水酸化ナトリウムNaOHは塩基と呼ぶので、塩（えん）ではありません。

酸とアルカリが反応すると、塩が生成します。
HClとNaOHからは、NaClという塩が生成します。
NaClの水溶液を電気分解すると、水素H2とCl2が発生するので、水が電気分解されたことにはなりません。

しかし例えば、硫酸ナトリウムNa2SO4のような物質も塩であり、この水溶液を電気分解した場合は、Na2SO4は失われずに水が電気分解されます。

以上をまとめると、電解質を溶かすと水を電気分解できることがありますが、その電解質が無機塩に分類されるものであるとは限らないということです。

＞…二つがどうなるか解りません。

No.4で説明したのと同じことですが、もう少し詳しく書きますね。

1.
水酸化ナトリウムNaOHを水H2Oに溶かすと、

NaOH → Na+ + OH-
H2O → H+ + OH-　（←こちらの反応はごく少量だけ）

という電離が水の中で起きています。
ですから、水溶液の中にはNa+、H+、OH-という3つのイオンが存在しています。

Na+は電極から出てくることはできませんが、H+は水素H2（ガス、すなわち気体の物質）に、OH-は水H2Oと酸素O2（これもガス）に、それぞれ変化します。

H2とO2が発生するということは、NaOH水溶液では、水H2Oが分解されたということになりますね？

2.
同様に、硫酸H2SO4の水溶液の中には、H+、SO4 2-、OH-という3つのイオンが存在しています。
やはりSO4 2-は電極から出てくることはできないので、H+とOH-からH2とO2が発生します。
水が電気分解されたことになります。
（HSO4 -というイオンも実は存在しているのですが、同じことなので気にしないでください）

3.
同様に、硫酸ナトリウムNa2SO4の水溶液の中には、Na+、H+、SO4 2-、OH-という4つのイオンが存在しています。
やはりNa+とSO4 2-は電極から出てくることはできないので、H+とOH-からH2とO2が発生します。
水が電気分解されたことになります。

4.
同様に、塩化ナトリウムNaClの水溶液の中には、Na+、H+、Cl-、OH-という4つのイオンが存在しています。
Na+は電極から出てくることはできず、また、OH-よりCl-のほうが優先されるイオンであり、塩素Cl2（ガス）に変化するので、H+とCl-からH2とCl2は発生するが、OH-からO2は発生しません。
水H2Oと塩化ナトリウムNaClが組みかえられて、水酸化ナトリウムNaOH（苛性ソーダとも言います）とH2とCl2が得られたことになります（NaOHは電気分解後、溶液中に残っているという意味です）。

5.
同様に、塩酸HClの水溶液の中には、H+、Cl-、OH-という3つのイオンが存在しています。
OH-よりCl-のほうが優先されるイオンであり、塩素Cl2（ガス）に変化するので、H+とCl-からH2とCl2は発生するが、OH-からO2は発生しません。
塩酸が電気分解されたことになります。

6.
同様に、塩化銅CuCl2の水溶液の中には、Cu2+、H+、Cl-、OH-という4つのイオンが存在しています。
H+とOH-よりCu2+とCl-のほうが優先されるイオンであり、銅Cu（金属）とCl2に変化するので、H+とOH-からH2とO2は発生しません。
CuCl2が電気分解されたことになります。

とまあ、長々と書きましたが、どのイオンは出てくるのか、出てこないのか、出てこれそうなイオンが2つあるときは、どちらが優先されるのかという問題です。
それが、みなさんのおっしゃっている「イオン化傾向」です。
高校の化学でお勉強なさってください。

お礼

丁寧な回答をありがとうございます。

教えていただいた回答を参考に、宿題を頑張ります！

本当にありがとうございましたm(_ _)m