化学の問題

質問

Ptを電極に用いてCuSO4の水溶液を一定時間、電気分解しました。この時、陰極の質量が0.64g増加しました。また、原子量を H＝1.0 O＝16 S＝32 Cu＝64 Pt＝195 とします。

(1)電気分解で流れた電子は何molでしょうか？また、電気量にすると何Cでしょうか？

(2)この電気分解を2.0Aの定電流で行ったとすると要した時間は何秒間でしょうか？

(3)この時、陽極では標準状態で何がどれだけ変化したのでしょうか？

回答よろしくお願いいたします。

回答No.3

101325 · ベストアンサー

(1) 流れた電子は 0.02 mol で、電気量にすると 1930 C

(2) 1930C÷2.0A＝965s より 965秒

(3) 陽極では、何かが電子を放出する反応、すなわち酸化反応が起こる。
今の場合、銅(II)イオン、硫酸イオン、白金電極よりも溶媒の水分子の方が酸化されやすいので、H2Oが電子を放出する反応が起こる。

2H2O → O2 + 4H+ + 4e-

電気分解で流れた電子は0.02molだから、陽極で発生したO2は
0.02mol×(1/4)=0.005mol

標準状態で0.005molの気体の体積は
0.005mol×22.4L/mol=0.112L

よって、陽極では標準状態で0.112Lの酸素が発生する。

回答No.5

101325

> もし、有効桁数を考えるならば、
> (1)2.0×10^-2mol 1.9×10^3c
> (2)計算途中は有効桁数を一つ多くとるので、9.7×10^2秒
> (3)1.1×10^-1L
> ということになるのでしょうか？

はい。そういうことになります。

回答No.4

101325

#3です。細かい注意点をいくつか。

有効数字を考慮すると、はじめの答えは、0.02molではなく0.020molになります。そのあとの答えも、有効数字を考慮すると少しずつ変わります。有効数字の考え方については、使っている教科書で確認して下さい。

#3では、0℃,1気圧を標準状態としました。標準状態の温度と圧力は、分野・業界で違うことがあります。使っている教科書で確認して下さい。

電気分解により、陽極では酸素分子とともに、水素イオンが発生します。その結果、陽極付近のpHが下がります。ですけど、pHがどれだけ変化するのかは、簡単には計算できません。ですので、pHの変化については解答しなくてもいいんじゃないかと思います。

補足

回答ありがとうございます。
もし、有効桁数を考えるならば、
(1)2.0×10^-2mol 1.9×10^3c
(2)計算途中は有効桁数を一つ多くとるので、9.7×10^2秒
(3)1.1×10^-1L
ということになるのでしょうか？

回答No.2

ORUKA1951

まず化学反応式を書きましょう。（化学はまずこれを書くのがセオリー）
CuSO₄→ Cu²⁺ + SO₄²⁻
Cu²⁺ + 2e → Cu
銅の原子量は64ですから、0.64g は　0.01mol 電子は0.02mol必要です。
それに電子一個の持つ電荷(－1.60×10⁻¹⁹C)をかければよいですね。

1Aは、一秒間に1Cの電荷の移動ですから、その値で割ればよい

陽極で起きる反応は
SO₄²⁻ + 2H₂O → H₂ + H₂SO₄

　それぞれの定義を見直せば、簡単な算数の問題です。化学っぽくなると、とたんにパニックにならないように。基本をしっかり身に付ければ化学の計算問題って小学校の算数レベルです。

回答No.1

ORUKA1951

答えを示すのは簡単だが、まず自分で解いてみよう。
その上で説明を受けたほうが良く理解できる。
ただし、
・1モルの電子が持つ電荷（ファラデー定数）
・1アンペアは、一秒間に1クーロンの電荷が移動する
　　・・クーロンは1モルの電子が持つ電荷というのは良く犯す間違い・・・
　がかかれてないと解けない。

まず化学反応式を書いてみましょう。
(1)化学式から分かるはずですね。何モルですか？
(2)電流の定義(上記)からとける。
(3)それぞれの電極で起きている反応を考える。

補足

回答ありがとうございます。

解いてみてわからない、答えがあってるか不安なので質問しました。

(1)は陰極でおこる反応を表し
2.0mol 1930C と考えました

(2)1930÷2.0＝965 965秒

(3)はわかりません。