【理科問題演習】塩化銅水溶液の電気分解

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イオンと化学変化。今日は塩化銅水溶液の電気分解に関する問題を演習します。陽極と陰極での変化や水溶液の色の変化などに注目です。

塩化銅水溶液の電気分解

塩化銅水溶液問題右図のように、フォームポリスチレンに炭素棒を差し込み、電源装置の+極とー極につなげ、ビーカー内の塩化銅水溶液を電気分解した。これについて、次の各問いに答えなさい。

(1)塩化銅を水に溶かし、塩化銅水溶液をつくるとき、塩化銅は水の中でどのように電離するか。電離のようすを化学式とイオン式を使って表せ。

(2)塩化銅水溶液に電流を流したところ、陰極には赤褐色の物質が付着してきた。また、陽極からは細かな泡が発生していた。陰極と陽極に発生した物質は何か。物質名をそれぞれ答えなさい。

(3)陽極から発生した気体を調べる方法とその結果を、簡潔に書きなさい。

(4)塩化銅水溶液の色は何色か。また、電気分解を進めていくと、水溶液の色はどうなるか、簡潔に答えなさい。

(5)次の文は、塩化銅水溶液の電気分解についてまとめたものである。文中の( )に適する語句を入れなさい。

塩化銅水溶液に電流を流すと、陽極では( ① )イオンが電子を( ② )、陰極では( ③ )イオンが電子を( ④ )いる。

(6)塩化銅水溶液の電気分解のようすを化学反応式で書け。

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塩化銅水溶液の電気分解 解答・解説

(1)CuCl₂→Cu²⁺+2Cl⁻
塩化銅の化学式はCuCl₂です。塩化銅は電解質なので、水に溶かすと電離し、銅イオンCu²⁺1個と塩化物イオンCl⁻2個に電離します。

塩化銅の電離塩化銅の電離

(2)陰極: 陽極:塩素
塩化銅水溶液中の陽イオンである銅イオンCu²⁺が陰極に引き寄せられ、電子を2個受け取って銅原子Cuに戻り、陰極に付着します。一方の陰イオンである塩化物イオンCl⁻は陽極に引き寄せられ、電子を1個失って塩素原子Clになり、塩素原子が2個結びついて塩素分子Cl₂となって発生します。

塩化銅水溶液の電気分解・陽極から塩素が発生!
・陰極には銅が析出!

(3)赤インクをしみ込ませたろ紙を近づけると、色が抜けて白くなる。
陽極から発生する気体は塩素Cl2です。塩素には脱色作用があるので、インクをしみ込ませたろ紙を白くするはたらきがあります。

塩素の性質❶黄緑色の気体で刺激臭(プールのにおい)!
❷水に溶けやすく、水に溶けると酸性を示す!
❸空気より密度が大きいので下方置換法で集める!
❹有毒なので換気を十分に行う!
❺赤インクを染み込ませたろ紙を近づけると色が抜けて白くなる(脱色作用)!

(4)塩化銅水溶液の色: 色の変化:うすくなっていく。
塩化銅水溶液の中には、銅イオンCu²⁺が存在します。銅イオンは青色を示します。また、電気文化を進めていくと、銅イオンが銅原子に変化していくので青色はうすくなっていきます。

塩化銅水溶液の電気分解を進めると❶青色がうすくなる→水溶液中のCu²⁺が減少するから
❷電流が流れにくくなる→水溶液中のイオン(Cu²⁺とCl⁻)が減少するから

(5)①塩化物 ②失い ③ ④受けとって
塩化銅水溶液中の陽イオンである銅イオンCu²⁺が陰極に引き寄せられ、電子を2個受け取って銅原子に戻り、陰極に付着します。一方の陰イオンである塩化物イオンCl⁻は陽極に引き寄せられ、電子を1個失って塩素原子になり、塩素原子が2個結びついて気体となって発生します。

(6)CuCl₂→Cu+Cl₂
塩化銅水溶液に電流を流すと、銅と塩素に電気分解されます。塩化銅の化学式がCuCl2であることに注意しましょう。

塩化銅水溶液の電気分解の基本

問題は解けたでしょうか。陽極、陰極から発生する物質はもちろん、水溶液の色の変化、発生した物質の調べ方、化学反応式から塩化銅の電離のようすを表す式まで完全にマスターしてください。

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