電気分解を攻略！原理から反応式、電池との関係まで図を使って完全解説！

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はじめに
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
関連：計算ドリル、作りました。

はじめに

このページでは、電気分解の仕組みや各極での反応などについて一から丁寧に解説していく。入試でも頻出なので必ず理解しておくようにしよう。

電気分解とは

炭素電極を使って塩化銅（CuCl₂）水溶液を電気分解すると、陽極では気体の塩素（Cl₂）が発生し、陰極では単体の銅（Cu）が析出する。

このように、外部から電気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!

上で使った「塩化銅の電気分解」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説明していこう。

STEP1

まず、電池の負極から電子（e^ー）が出てくる。

STEP2

次に、陰極で溶液中の陽イオンがe^ーを受け取る。

今回は、溶液中に存在するCu^2＋が２つのe^ーを受け取って単体のCuが析出しているね。

PLUS+

ここでこういう疑問を抱く人がいると思う。

「水溶液中には陽イオンであるH^＋もいるはずなのになんでCu^2＋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^＋も確かに存在している。しかし、H^＋とCu^2＋のイオン化傾向（＝イオンでいたい度合い）を比べると、Cu^2＋の方が小さい。

従って、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「別にイオンでなくてもええんやけど…」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んだ。「（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」ということはしっかり覚えておこう。

STEP3

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^ーはe^ーを離すと、気体のCl₂として外に出ていく。
一方、e^ーは電池の正極へと戻っていく。

PLUS+

陰極の時と同じく、こう考える人がいるだろう。

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

この疑問は、陽イオンの時と同じ考え方で解決できる。
Cl^ーのイオン化傾向（＝イオンでいたい度合い）はOH^ーに比べて小さい。従って「おれ別にイオンじゃなくてもいいよ」と思っているCl^ーの方が電子を離しCl₂となるんだ。「（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」ということはよく覚えておこう。

各極での反応

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

陰極での反応

先ほど説明したように、陰極では、電池の負極から流れてきたe^ーをCu^2＋が受け取り単体のCuが析出する。
これを反応式で表すと次のようになる。

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

陽極での反応

陽極では、Cl^ーが電子を離し気体のCl₂となる。

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