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電気分解の反応

高校化学からの質問です。 1.“電気分解の陽極の反応で、陽極版が炭素、白金、金以外の場合、陽極自身が溶ける。例:Cu→Cu(プラス)+2e”とあるのですが、これはどういった理由で銅が溶けるのでしょうか。イオン化傾向かなにかが関係しているのでしょうか? 2.塩化水素の製法のところで、「濃硫酸に塩化ナトリウムを加えて加熱する」というものがあり、これは濃硫酸が不揮発性であることを利用したものである、とありました。しかし、続けて、濃硫酸の沸点(300℃)、塩化水素の沸点(-80℃)とあり、ここで疑問に思いました。塩化水素の沸点がこれだけ低いのであれば、特に加熱する必要はなく、常温で塩化水素が追い出されるのではないでしょうか? 3.酸の強さは水素イオンの多さ(濃度)で決まると思うのですが、酸化力の強い弱いは何できまるのでしょうか? 4.Znが希硫酸に溶けるのはイオン化傾向の差によってであり、Cuが濃硫酸に溶けるのは濃硫酸の酸化力によってである、という理解の仕方で大丈夫でしょうか?また、Znが濃硫酸に溶けるのはどういった理由からなのでしょうか? 以上、宜しくお願いします。

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1 陽極は電源に電子を受け渡さないといけません。 まずは、極板自体から電子を放出しようとします。 たいていの金属では電子を放出してしまうので、極板自体が反応するんですね。 電子を放出しにくい(イオン化傾向が小さい)金属だと、極板は反応しなくなり、白金、金は反応しなくなるんですね。 2 加熱するのは、沸点の問題ではなく、溶解度の問題ですね。 一般に気体の溶解度は温度が上昇すると小さくなり、 塩化水素は常温では溶解度が大きいので過熱するんです。 3 標準電極電位という指標があります。 4 濃硫酸ではなく熱濃硫酸という風に覚えておきましょう。 Znと濃硫酸の反応は、 加熱しているのであれば、熱濃硫酸の酸化還元反応 加熱していないのであれば、硫酸としての酸塩基反応 になると思います。

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noname#160321
noname#160321

#1のお答えに多少補足を。 1.イオン化傾向で考えてかまいません。 水よりイオン化傾向が大きいと溶け出します。 水の反応、 H2O → H2O^+・ + e^- H2O^+・ → 2H^+ + 1/2O2 + e^- 3. >酸の強さは水素イオンの多さ(濃度)で決まる… 「酸の強さ」は一般にpKaの値で決まる物性を指します。酸化力ではありませんし、プロトンの個数ではありません。シュウ酸(プロトン二つ)は塩酸(プロトン一つ)より弱い酸です。 >酸化力の強い弱いは何できまるのでしょうか? これは#1のお答えで正しいですが、標準(酸化)還元電位が酸化力の基準です。理科年表や化学便覧に載っています。

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  • htms42
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2.濃硫酸、濃硝酸、濃塩酸で水の割合が異なります。 水の割合の一番少ないのは濃硫酸です。濃硫酸のビンには96%であると書かれています。濃硝酸で70%、濃塩酸で37%です。硝酸は沸点86℃の液体です。塩酸ほどではないですが揮発性の酸として扱います。 塩化水素は常温で気体ですから当然揮発性です。濃塩酸のビンのフタをとるときつい臭いがします。濃いアンモニア水のビンを傍に置くと空中で反応して塩化アンモニウムの白い煙が生じるのが分かります。 かなりHClは出ています。でもいつの間にか希塩酸になってしまっているということはなかなか起こりません。アンモニア水の入った容器の蓋が開いていて中身のアンモニアがほとんどなくなってしまったということの方が起こりやすいです。 どちらも水によく溶ける気体です。違いは塩化水素とアンモニアの電離度の違いにあると考えられます。塩酸が強酸であるというのは電離度が大きいということです。普通希塩酸では電離度を100%として考えますね。濃い塩酸になると電離度が小さくなりますがそれでも40%近い濃度の物を作ることが出来る程度には電離しているのです。アンモニアは弱塩基で電離の弱い物質です。分子として溶けている率が高いので出て行きやすいのです。 希塩酸の入ったビンのふたをとってもあまり臭いません。少し加熱しても酸性はほとんど弱くなりません。ある程度濃度が低くなるとほとんど出て行かないのです。 塩酸の製法で濃硫酸を使う理由は不揮発性の酸という理由だけではありません。塩化水素の溶ける水があれば気体として出て行かなくなります。水を少なくする、加熱するの両方で気体を発生させています。 4・Znは濃硫酸にほとんど溶けません。Mgでもかすかに泡が出るという程度です。濃硫酸は非常に弱い酸です。水がほとんどありませんから電離できないのです。

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