【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。

外部から電気刺激を与えることで物質を分解することを【1】という。
【1】の両極では【2】反応が起こっている。
【問1】解答/解説:タップで表示
解答:【1】電気分解【2】酸化還元

炭素C電極を使って塩化銅CuCl2水溶液に電気刺激を与えると、陰極では単体の銅Cuが析出し、陽極では気体の塩素Cl2が発生する。

このように、外部から電気刺激を与えることで、ある物質(この例ではCuCl2)を分解することを電気分解という。

※電気分解について詳しくは電気分解(原理・反応式・電池との関係など)を参照

問2

【】に当てはまる用語を答えよ。

電池の負極と繋がれている方を電気分解の【1】極、電池の正極と繋がれている方を電気分解の【2】極という。
【1】極では電子が流れ込んでくるので【3(酸化or還元)】反応が、【2】極では電子が流れ出るので【4(酸化or還元)】反応が起こっている。
【問2】解答/解説:タップで表示
解答:【1】陰【2】陽【3】還元【4】酸化

※電気分解について詳しくは電気分解(原理・反応式・電池との関係など)を参照

問3

【】に当てはまる用語を答えよ。

陰極・陽極に炭素棒を用いて塩化銅(Ⅱ)水溶液を電気分解すると、陰極では【1】が析出し、陽極では【2】が発生する。
【問3】解答/解説:タップで表示
解答:【1】銅Cu【2】塩素Cl2

塩化銅CuCl2水溶液の電気分解の流れは次の通り。

STEP1

電池の負極から電子eが出てくる

まず、電池の負極から電子eが出てくる。

STEP2

陰極で溶液中の陽イオンがeを受け取る → 単体として析出

次に、陰極で溶液中のCu2+がeを受け取る。

結果、単体のCuが析出する。

STEP3

【パターン1】陽極板がAu/Pt/Cの場合
陽極で陰イオンがeを離す → eを失った陰イオンは単体になる(eは電池の正極に戻っていく)
【パターン2】陽極板がAu/Pt/C以外の場合
陽極板が溶ける → 陽イオンとなり溶液中へ(eは電池の正極に戻っていく)

陽極での反応は、電極の素材で2パターンに分けることができる。
極板が金Auや白金Pt、炭素Cのときは「パターン1」、それ以外(CuやAgなど)の場合は「パターン2」となる。

今回の極板は炭素Cなので「パターン1」の方。
陰イオンであるClはeを離すと、気体のCl2として外に出ていく。
一方、eは電池の正極へと戻っていく。

※電気分解について詳しくは電気分解(原理・反応式・電池との関係など)を参照

問4

塩化銅(Ⅱ)水溶液を陰極・陽極に炭素棒を用いて電気分解したときの各極における反応式を書け。
【問4】解答/解説:タップで表示
解答:【陰極】Cu2+ + 2e → Cu【陽極】2Cl → Cl2 + 2e

塩化銅CuCl2の電気分解の陰極・陽極での反応は次の通り。

陰極での反応
塩化銅CuCl2の電気分解の陰極では、電池の負極から流れてきたeをCu2+が受け取り、単体のCuが析出する。

\[
\mathrm{ Cu^{2+} + 2e^{-} → Cu }
\]

陽極での反応
塩化銅CuCl2の電気分解の陽極では、Clが電子を離し、気体のCl2となる。

\[
\mathrm{ 2Cl^{-} → Cl_{2} + 2e^{-}}
\]

※電気分解について詳しくは電気分解(原理・反応式・電池との関係など)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

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