電気分解【高校化学・化学基礎一問一答】

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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。

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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。

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。

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解答：【１】陰【２】陽【３】還元【４】酸化

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。

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。

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