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毒物劇物取扱者試験問題
演習No.502
問題25
陽極に黒鉛、陰極に鉄を用い、両極間を陽イオン交換膜(陽イオンのみを通過させる膜)で仕切って塩化ナトリウム水溶液を電気分解する場合の次の記述について、(A)~(B)に当てはまるものとして、下の組み合わせのうち、適切なものはどれか。
塩化ナトリウム水溶液を電気分解すると、陽極では(A)が発生し、陰極では(B)が発生する。
解 説
選択肢(1)が適切です。
陽極に黒鉛、陰極に鉄を用い、両極間を陽イオン交換膜(陽イオンのみを通過させる膜)で仕切って、
塩化ナトリウム水溶液NaClaqを電気分解すると、陽極では(A:Cl2)が発生し、陰極では(B:H2)が発生する。
陽極(+)
電池の正極に接続した電極➡陰イオンまたは水分子が電子を失う、または電極自身(Cu、Agなど)が電子を失う。【酸化反応】
陰極(-)
電池の陰極に接続した電極➡陽イオンまたは水分子が電子を受け取る。【還元反応】
【水溶液の電気分解】
水溶液中に存在する電解質の電離で生じたイオンと、水分子自身の酸化還元反応のおこりやすさを考えます。
陰極での反応
陽イオン | 生成物 | 反応例 |
イオン化傾向の小さい重金属イオン Cu2+、Ag+など |
金属が析出 | Cu2++2e-→Cu Ag++e-→Ag |
イオン化傾向の大きい軽金属イオン K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+ |
H2が発生 | 2H2O+2e-→H2+2OH- (H+が多いとき)2H++2e-→H2 |
《注意》イオン化傾向が中程度の金属イオンの場合、濃度により、金属の析出とH2発生がおこる。
陽極での反応
電極に白金Ptまたは炭素棒Cを用いたときの変化
陰イオン | 生成物 | 反応例 |
ハロゲン化物イオン Cl-、Br-、I- |
ハロゲン単体 Cl2など |
$\ce{2Cl^- → Cl2 + 2e^-}$ |
OH-、SO42-、NO3- などの多原子イオン |
O2が発生 | 2H2O→O2+4H++4e- (OH-が多いとき)4OH-→2H2O+O2+4e- |
陽極にCu、Agなどの金属を用いたときの変化
電極が酸化され、陽イオンとなって溶けだす
例 陽極(Cu):Cu→Cu2++2e-
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