酸化アルミニウム融解液の電気分解

質問

酸化アルミニウム(Al2O3)融解液に炭素棒を入れ、電気分解を行った。
陽極で生成する物質のモル数を答えなさい。

という問題の解説をお願いします!
答えは0.25molです。
何度計算しても答えが0.5molになってしまいます。

回答No.7

Saturn5 · ベストアンサー

私が以前に書いた文章をちゃんと読んでますか？

＞減っても大丈夫なように（高温に耐えるという意味もありますが）炭素を
電極にすることが多い

高温の（Ｏ）が発生するような環境ではどのような陽極も酸化されるのです。
アルミニウムを作るのに白金が消費されるのは経済的に成り立ちませんね。
ですから、減っても安くて済むように白金を使います。

以下にアルミニウムの工業製法である「ホール・エルー法」についての
解説をのせておきます。炭素は上部から補充できるようになっています。
http://jiten.biglobe.ne.jp/j/24/69/07/5c70af3a50820ec874546b2814cfbd52.htm

お礼

何度も回答ありがとうございます(^_^;)

やっとその意味が分かりました。
そういうことなんですね。

解説見ました。
ご丁寧にありがとうございます。
よく分かりました。

バカな質問ばかりして本当にすみませんでした(>_<)

回答No.6

Saturn5

食塩水や塩酸の電気分解を注意して見てください。
陽極はは白金でなくて、炭素棒になっているはずです。
これは発生期の塩素は白金とも反応するからです。

ＮａＣｌやＨＣｌの電気分解の陽極の反応は一般には次のように書かれます。
２Ｃｌ－　→ Ｃｌ２　＋ ２ｅ－
しかし、これは右辺を分子にするために２倍にしたもので、瞬間的には
次の反応で塩素原子が発生しています。
Ｃｌ－　→　（Ｃｌ）　＋　ｅ－
そして、この（Ｃｌ）が２つ結合してＣｌ２ になるわけです。
しかし、Ｃｌ２になるまでの（Ｃｌ）は酸化力が異常につよく、白金とも
反応してしまいます。それゆえに炭素棒を用います。

Ａｌ２Ｏ３の融解塩電解では陽極に（Ｏ）が発生します。
これは（Ｃｌ）よりも酸化力が強いものです。
また、高温のためにさらに化学反応性は増しています。
炭素は常温では安定ですが、１０００℃異常では燃えますね。
これと同じで、発生期の（Ｏ）は炭素と反応します。
ただし、生成物がＣＯなのかＣＯ２なのかは圧力や温度、電流量で変化します。

お礼

回答ありがとうございます(^^)

>>Ｃｌ２になるまでの（Ｃｌ）は酸化力が異常につよく、白金とも
反応してしまいます。それゆえに炭素棒を用います。

それなのに、炭素棒酸化物イオンがと反応してしまっては、炭素棒を使う意味がないのでは??

回答No.5

Saturn5

酸化アルミニウムの融点をご存じでしょうか？
イオン結合性の物質でほぼ最高レベルの結合力をもち、その融点は２０００℃を超えます。
工業製法では融解時に氷晶石を加えて融点を１０００℃程度まで下げるのですが、
この問題ではその記述もありませんので、２０００℃以上で融かすのでしょう。

2H2O)→(O2)+(4H+)+(4e-)
酸素は水から発生するのではありません。融解塩電解とは水に溶かさない電気分解です。

酸化アルミニウムの融解駅にはＡｌ３＋とＯ２－が存在します。
陽極ではＯ２－が酸化されて（Ｏ）になります。
この（Ｏ）は分子になる前のラジカルのＯであり、温度が２０００℃を超えていることも
あって異常に大きな酸化力を持ち、ＰｔやＡｕのような貴金属も酸化されます。
ですから、減っても大丈夫なように（高温に耐えるという意味もありますが）炭素を
電極にすることが多いのです。

このとき、（Ｏ）は炭素と結合してＣＯまたはＣＯ２を生じます。
Ｃ ＋ Ｏ２－　→ ＣＯ ＋ ２ｅ－
Ｃ　＋ ２Ｏ２－ → ＣＯ２ ＋ ４ｅ－

もし、発生する気体がＣＯ２と限定すればｅ－が１ｍｏｌに対して０．２５ｍｏｌ
発生します。

お礼

回答ありがとうございます(^^)

確かに、水はどこにも含まれていませんね。

酸化物イオンが炭素と結合するんですか？？
授業では、白金や炭素などの電極はなにも変化しないと聞いたと思うのですが、これは例外ですか？

回答No.4

Saturn5

陽極にはＣＯとＣＯ２が発生します。
この割合は、温度、圧力、電流の大きさで変化します。

Ｃ ＋ Ｏ２－　→ ＣＯ ＋ ２ｅ－
Ｃ　＋ ２Ｏ２－ → ＣＯ２ ＋ ４ｅ－

発生するものが、ＣＯと考えて０．５ｍｏｌが出たときに、
問題の設定がＣＯに限定されていれば０．２５ｍｏｌもあり得る話です。

電流や電気分解の時間、Ａｌの質量などの設定は無かったですか？

お礼

回答ありがとうございます(^^)

すみません、問題文が不足していました。
発生する気体は、
(2H2O)→(O2)+(4H+)+(4e-)
の半反応式から、#3のとおり酸素が発生すると思いますが…

回答No.3

higrik

問題の内容が不足ですのでよくわかりませんが、
この場合陽極から発生するのは酸素、O2だったと思います。
そのあたりの問題では無いかと思います。

お礼

回答ありがとうございます(^^)

確かに、問題文が不足していました。
そうです、たぶん酸素が発生します。

回答No.2

toraccha

問題の内容を正しく要約していますか？
最初の2行がすべてだと，条件不足で答えられない質問です。

あわせて，質問者さんが0.5 molになると考えた道筋を示して下さい。

そうすると，解説が可能になるかもしれません。

お礼

回答ありがとうございます(^^)

すみません、ご指摘通り問題文が一部抜けていました。
#1の補足に書いたのでまた回答よろしくお願いします><

回答No.1

Tacosan

この問題, どうやったら数字がでてくるんだろう.

お礼

回答ありがとうございます(^^)

確かに、これでは数字が出てきませんね…

補足

電気分解で電子1molを流した時、陽極で生成する物質のモル数を答えよ。

と言う問題でした。
みなさんのご指摘通り、問題文が不足していました。

折角回答して下さろうとしていたのに、すみませんでした><