電気分解（原理・反応式・電池との関係など）

【プロ講師解説】このページでは『電気分解（仕組みや各極での反応など）』について解説しています。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。

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電気分解とは
電気分解の仕組み
各極での反応
- 陰極での反応
- 陽極での反応
電気分解に関する演習問題
関連：計算ドリル、作りました。

電気分解とは

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。

電気分解の仕組み

STEP1	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
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）

Point!

電気分解の流れは、この3STEPで見ることができる。
上で紹介した「塩化銅CuCl₂水溶液の電気分解」を例に、電気分解がどのようにして行われているのか、その仕組みについて解説していく。

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。

※以下のような質問をよく受ける。

「水溶液中には陽イオンであるH⁺もいるはずなのに、なぜCu²⁺だけが電子を受け取るの？」

CuCl₂水溶液中には、水H₂Oから電離したH⁺も存在している。しかし、H⁺とCu²⁺のイオン化傾向（＝イオンでいたい度合い）を比べると、Cu²⁺の方が小さい。したがって、より「イオンでいたい」と思っているH⁺は溶液中にイオンとして残り、「別にイオンじゃなくてもいい」と思っているCu^2＋が電子を受け取り、単体として析出する。「（陽イオンでは）イオン化傾向の小さいイオンが電子を受け取る」ということをしっかり覚えておこう。

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。

※陰極のときと同様に、こう考える人がいるはず。

「CuCl₂水溶液中には、水H₂Oから電離した陰イオンOH^–も存在しているのに、なぜCl^–だけが電子を離すの？」

この疑問は、陽イオンのときと同じ考え方で解決できる。Cl^–のイオン化傾向（＝イオンでいたい度合い）はOH^–と比べて小さい。したがって、「別にイオンじゃなくてもいい」と思っているCl^–の方が電子を離し、Cl₂となる。「（陰イオンでは）イオン化傾向の小さいイオンが電子を離す」ということを覚えておこう。

各極での反応

上で挙げた「塩化銅CuCl₂の電気分解」について、陰極・陽極での反応をそれぞれまとめておく。

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。

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

電気分解に関する演習問題

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。

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

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

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（原理・反応式・電池との関係など）

電気分解とは

電気分解の仕組み

STEP1

STEP2

STEP3

各極での反応

陰極での反応

陽極での反応

電気分解に関する演習問題

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