【プロ講師解説】化学のグルメでは、高校化学・化学基礎の一問一答を掲載しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。一問一答コンテンツ一覧は化学のグルメ『高校化学・化学基礎一問一答コンテンツ一覧』をご覧下さい。

一問一答

問1

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオンだけを透過させ陰イオンを透過させない性質をもつ【1】という特殊な膜を用いて、純度の高い水酸化ナトリウム溶液を得るための工業的方法を【2】という。

【問1】解答/解説:タップで表示
解答:【1】陽イオン交換膜【2】陽イオン交換膜法

陽イオン交換膜法とは、陽イオンだけを透過させ陰イオンを透過させない性質をもつ”陽イオン交換膜”という特殊な膜を用いて、純度の高い水酸化ナトリウム溶液を得るための工業的方法である。

※陽イオン交換膜法について詳しくは【陽イオン交換膜法】水酸化ナトリウムの製法の仕組みや反応式などを参照

問2

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオン交換膜法では、陽極室に【1】水溶液を、陰極室に水(希NaOH水溶液)を入れる。

【問2】解答/解説:タップで表示
解答:【1】飽和塩化ナトリウム(NaCl)

※陽イオン交換膜法について詳しくは【陽イオン交換膜法】水酸化ナトリウムの製法の仕組みや反応式などを参照

問3

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオン交換膜法の陽極、陰極、全体における反応式をそれぞれ書け。

【問3】解答/解説:タップで表示
解答:以下参照

陽極の反応式
陽極での反応はSTEP2の通り「Clがeを放出しCl2になる反応」である。

\[
2Cl^{-} → Cl_{2} + 2e^{-}
\]

陰極の反応式
陰極での反応は、STEP3の通り「H2Oがeを受け取りOHが発生する反応」である。

\[
2H_{2}O + 2e^{-} → H_{2} + 2OH^{-}
\]

全体の反応式
陽イオン交換膜法全体の反応式を書くときは陽極の反応式と陰極の反応式を足し合わせる。

今回は2つの式の電子(e)の数が揃っているのでそのまま足せばOK!(陽極・陰極どちらの式にもNa+が入っていないので、最後にこれを補うことも忘れないように)

※化学反応式の作り方について詳しくは化学反応式(係数・作り方・書き方・計算問題の解き方など)を参照

※陽イオン交換膜法について詳しくは【陽イオン交換膜法】水酸化ナトリウムの製法の仕組みや反応式などを参照

問4

【】に当てはまる用語を答えよ。

陽イオン交換膜とは、【1(陽or陰)】イオンだけを通過させ【2(陽or陰)】イオンを通過させない性質をもつ膜である。水酸化ナトリウムの生成に陽イオン交換膜を使ったのは、陽極室にいる【3】だけを陰極室に通過させ、【4】は通過させずに陽極室に保つためである。

【問4】解答/解説:タップで表示
解答:【1】陽【2】陰【3】Na+【4】Cl

陽イオン交換膜とは”陽イオンだけを透過させ、陰イオンを透過させない性質をもつ膜”である。

今回、この膜は次のような目的で利用されている。

  • 陽極室にいるNa+を陰極室に通過させる(OHと反応させて目的物質NaOHを作るため)
  • Clは透過させずに陽極室に保つ(e放出させ陰極室に送るため)
  • 陰極室のOHを陰極室に保つ(Na+と反応させて目的物質NaOHを作るため)

※陽イオン交換膜の役割について詳しくは【陽イオン交換膜法】水酸化ナトリウムの製法の仕組みや反応式などを参照

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり(過去生徒合格実績:東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

著者紹介詳細