【中2理科問題】水の電気分解

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水の電気分解の問題演習を行います。確認問題で基礎知識の確認を行い、実戦問題まで挑戦します。

水の電気分解の確認問題

  1. 電流を流し、物質を分解することを何というか。
  2. 水に水酸化ナトリウムを溶かす理由を簡潔に答えよ。
  3. 水を電気分解すると、陽極から発生する気体は何か。
  4. 水を電気分解すたときに、陰極から発生する気体を調べる方法とその結果を簡潔に書け。
  5. 陰極から発生する気体と陽極から発生する気体の体積は、何対何になるか。
  6. 水に電流を流している間、H字管のゴム管のピンチコックは開けておくか、閉じておくか。
  7. 水の電気分解の化学反応式を書け。

解答

  1. 電気分解
  2. 小さな電圧で電気分解を進めるため。
  3. 酸素
  4. マッチの火を近づけると、気体が音を立てて燃える。
  5. 陰極:陽極=2:1
  6. 開けておく
  7. 2H₂O→2H₂+O₂
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【練習問題】水の電気分解

問題下の図のような電気分解装置で、水の電気分解実験を行った。このとき、小さな電圧で水に電流を流すために、水酸化ナトリウムを少量加えた。次の各問いに答えなさい。

実験

水の電気分解①ピンチコックでゴム管を閉じ、電気分解装置の中に水酸化ナトリウム水溶液を満たして、ゴム栓をした。
②上のゴム栓を押し込み、ピンチコックをはずしてから電流を流したところ、両方の電極のまわりから気体が発生し始めた。
③気体が集まったので電流を流すのをやめ、ピンチコックでゴム管を閉じた。
④陰極に集まった気体を調べるため、マッチの炎を近づけた。
⑤陽極に集まった気体を調べるために、線香の火を近づけた。

(1)実験で、水酸化ナトリウム水溶液を使うときに、してはいけないことはどれか。次のア~エの中からすべて選び、記号で答えよ。
ア 溶液が目に入ったら、すぐに流水でよく洗う。
イ 溶液は実験が終了したら、そのまま流しに捨てる。
ウ 溶液が手についた場合、乾いたタオルでふく。
エ 溶液が試薬びんに残っていたら、密栓をする。

(2)実験②で、電流を流しているときにピンチコックをはずしておくのはなぜか。簡潔に答えなさい。

(3)実験④で、マッチの炎を近づけたとき、どのような変化が起こるか。また、このことから何という気体が発生したことが分かるか。発生した気体の化学式を書け。

(4)実験⑤で、線香の火を近づけたとき、どのような変化が起こるか。また、このことから何という気体が発生したことが分かるか。発生した気体の名称を書け。

(5)陽極に発生した気体が5㎤の場合、陰極に発生する気体の体積は何㎤になるか。

(6)次の文は、この実験からわかったことや学習したことをまとめたものである。文中①、②にあてはまることばをそれぞれ答えなさい。

水は、電流を流すことにより2種類の物質に分解されたので、( ① )であることがわかった。水の分解で発生した2種類の物質は、それ以上分解されない物質なので、どちらも( ② )である。

【解答・解説】水の電気分解

(1)イ、ウ

実験で使った溶液は、先生の指示に従い、決められた容器に集めなければなりません。また、皮ふに水酸化ナトリウムがついた場合、水酸化ナトリウムは皮ふをとかす性質があるので、必ず流水でよく洗うようにしましょう。

(2)発生した気体でゴム栓が外れるのを防ぐため。

液体の水が気体の水素と酸素に変化するので、体積が大きくなります。ピンチコックをはずして電気分解をしないと、ゴム栓が外れたり、試験管が割れたりして危険です。

(3)変化:音を立てて燃える。 気体:H2

水の電気分解で、陰極から発生する気体は水素です。水素はマッチの炎を近づけると、音を立てて燃えます。また、水素の化学式はH2です。

(4)変化:炎をあげて燃える。 気体:酸素

水の電気分解で、陽極から発生する気体は酸素です。酸素は線香の火を近づけると炎をあげて激しく燃えます。また、酸素の化学式はO2です。

(5)10㎤

水を電気分解した場合、陽極から発生する酸素と、陰極から発生する水素の体積の比は、1:2になります。

(6)①化合物 ②単体

水は水素原子と酸素原子の2種類の原子からできている化合物なので、水素と酸素に分解できます。水素と酸素は1種類の原子だけでできている単体なので、それ以上別の物質に分解することはできません。

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