大問Ⅱ　直列電解槽の量的関係とニッケルの電析電気分解・難易度 標準　

14 ③（電子）

　電気分解では、導線を通って移動してきた電子が電極と溶液の間でやりとりされる。陽極では電子を失い、陰極では電子を受けとる。

15 ③（酸化反応）

　電子を失う変化、すなわち酸化数が増加する変化を酸化という。陽極では必ず酸化反応が起こる。

16 ②（還元反応）

　電子を受けとる変化、すなわち酸化数が減少する変化を還元という。陰極では必ず還元反応が起こる。

17 ⑥（2.50）

　電極aは電源の正極につながれているので陽極である。電解液が硫酸で電極が白金なので、水が酸化されて 2H₂O → O₂＋4H⁺＋4e⁻ が起こる。通じた電気量は 5.00×(32×60＋10)＝9650 C で、電子は 9650÷(9.65×10⁴)＝1.00×10⁻¹ mol。O₂ は電子 4 mol につき 1 mol 生じるので 1.00×10⁻¹×(1÷4)＝2.50×10⁻² mol である。

18 ②（−2）

　17 で求めた物質量は 2.50×10⁻² mol なので、10 の指数は −2 である。

19 ③（酸素）

　硫酸イオン SO₄²⁻ は酸化されにくく、白金電極は溶け出さない。したがって陽極では水が酸化されて酸素が発生する。

20 ⓑ（5.00）

　電解槽Aと電解槽Bは直列なので、電極dにも同じ 1.00×10⁻¹ mol の電子が流れる。電極dは電源の負極側につながれた陰極で、2H₂O＋2e⁻ → H₂＋2OH⁻ が起こる。H₂ は電子 2 mol につき 1 mol 生じるので 1.00×10⁻¹×(1÷2)＝5.00×10⁻² mol である。

21 ②（−2）

　20 で求めた物質量は 5.00×10⁻² mol なので、10 の指数は −2 である。

22 ①（水素）

　Na⁺ は水よりも還元されにくいため、陰極では水が還元される。生成する気体は水素である。

23 ④（0.43）

　電極fは陰極で、質量が増えたことから Ni²⁺＋2e⁻ → Ni が、気体が出たことから 2H⁺＋2e⁻ → H₂ が同時に起こっている。Ni は 0.294÷58.7＝5.00×10⁻³ mol、H₂ は 0.112÷22.4＝5.00×10⁻³ mol なので、電子は 5.00×10⁻³×2＋5.00×10⁻³×2＝2.00×10⁻² mol。流した電流を I 〔A〕とすると 2.00×10⁻²＝I×(75×60)÷(9.65×10⁴) より I≒0.428 A なので 0.43 A である。

24 ④（112）

　電極eは陽極で、電解液が硫酸なので 2H₂O → O₂＋4H⁺＋4e⁻ が起こる。電子 2.00×10⁻² mol に対して O₂ は 2.00×10⁻²×(1÷4)＝5.00×10⁻³ mol 生じるので、標準状態の体積は 5.00×10⁻³×22.4×10³＝112 mL である。

25 ②（1.25）

　電解槽Cでは陽極で H⁺ が 2.00×10⁻² mol 生じ、陰極の H₂ 発生で H⁺ が 5.00×10⁻³×2＝1.00×10⁻² mol 消費される。差し引き H⁺ は 1.00×10⁻² mol 増え、硫酸に換算すると 5.00×10⁻³ mol の増加にあたる。もとの 2.00×10⁻² mol と合わせ、(2.00×10⁻²＋5.00×10⁻³)×(1000÷200)＝1.25×10⁻¹ mol/L となる。

26 ①（−1）

　25 で求めたモル濃度は 1.25×10⁻¹ mol/L なので、10 の指数は −1 である。