化学の問題を教えてください

質問

化学の問題を教えてください
実験：電流1.0Aを38600秒間ながして、水酸化ナトリウム40gを水183.6gに溶かした水溶液を白金電極で電気分解した。陰極で4.5×10＾3mlの水素、陽極では標準状態で2.2×10＾3の酸素が発生した（これは大問1の問題でした。）。フェノールフタレインを少量加えた1mol/Lの塩酸水溶液20mlに上記の実験で電気分解し終えた水溶液を□g以上かき混ぜながら滴下したところ無色透明な塩酸水溶液は赤くなった。
□に当てはまる数値はいくらか？（答え4.4）

流れた電気量は38600Cファラデー定数で割って0.4mol
中和の式より
1mol/L×20/1000L×1価＝xmol×1価
x＝0.02mol
つまり0.02molのOH＾－が必要ということでしょうか？
この先がわかりません。よろしくお願いします。

回答No.2

hachijo · ベストアンサー

＞OH-は発生するものと使うもので±0ってことですよね？

その通りです。全体の化学反応式から分かるように、電気分解前後で変化するのは、H20の量だけです。理屈上はpHは変化しません。

NaOH水溶液の電気分解が「水の電気分解」と言われるのは、NaOH自体は反応を助けるだけで、それ自体は変化はしないからなんですね。

学校でやった実験を思い浮かべると、より理解しやすくなると思います。

＞でも±0にならない場合はどのように計算したらよいのでしょうか？やはり水溶液中のOH-の物質量が増えるか減るかして計算に影響するのでしょうか？

参考URLの一番下にある、問６を見てみてください。塩化ナトリウムNaCl水溶液の電気分解を扱っています。基本的には質問の問題と同じです。

～以下発展的な内容～

現実の反応では、発生したCl2とOH-が反応してしまうらしく、溶液のpHはそう簡単に決まるわけではなさそうです。
http://www.k5.dion.ne.jp/~mikecat/chem/chem071110b.pdf
まあこれは問題を解く上では関係ないので、興味があったら調べてみてください。

参考URL：

http://www.geocities.jp/chemacid/chembase/physical/elect.htm

回答No.1

hachijo

考え方はあっていると思います。中和するのには0.02molのOH-が必要なのだから、そのまま0.02molの水酸化ナトリウムが必要です。水溶液には40g = 1molの水酸化ナトリウムが入っているのだから、その水溶液の50分の1だけ必要ということになります。ですが水の電気分解により水が減っているので、単純に(183.6+40)/50とはできません。その分を考えて計算しなければなりません。

ちょっと長くなりますが、最初から書いていきます。

水酸化ナトリウム水溶液の電気分解を反応式で見ると、
陽極　2OH-　→　H20 + 1/2O2 + 2e-
陰極　H2O　+ e- →　OH- + 1/2H2
総合　H2O　→　1/2O2 + H2
となります。詳しくは参考URLをご覧ください。

なので、電気分解し終えた水溶液は水が酸素と水素に分解された分だけ減っています。流れた電気量が0.4molなので、陰極の式から消費した水は0.4mol、陽極の式から発生した水は0.2molで差し引き0.2mol=3.6gの水が消費されています。※

以上から、電気分解後には水酸化ナトリウム40gと水183.6g-3.6g=180gからなる水溶液ができることになります。

あとは最初に書いたように考えて、必要な量は（180+40）/50=4.4gとなります。

※対問1の答えから、酸素が0.1mol、水素が0.2mol発生しているのだからH2Oが0.2mol消費されているとすぐ分かります。

参考URL：

http://sci.la.coocan.jp/fchem/log/rika/7538.html

お礼

回答ありがとうございます

OH-は発生するものと使うもので±0ってことですよね？

でも±0にならない場合はどのように計算したらよいのでしょうか？やはり水溶液中のOH-の物質量が増えるか減るかして計算に影響するのでしょうか？