医学部受験を決めたら 私立・国公立大学医学部に入ろう!ドットコム

私立・国公立大学医学部に入ろう!ドットコム は、医学部受験情報のポータルサイトです。
会社概要 | このサイトについて | 出稿ご希望の方はこちら

第29回:電気分解【ファラデーの法則】

今回は電気分解の定量的取り扱いについて説明します。電気分解も化学反応の一種ですから、化学反応式を立てて各物質の物質量を求め、比の式を作ればOKです。

しかし、このためには、電気量と電子の物質量の変換ができないといけません。

ファラデー定数

中学校で電流というものを習いましたよね。電流はA(アンペア)という単位で表されました。1Aというのは1秒当たり1Cの電気量が流れるという意味です。

さて、電子は1個あたり 1.60×10-19 C の電気量を持っています。(第1回参照)したがって、1mol の電子は1.60×10-19 × 6.02 × 1023 ≒ 96500 C の電気量を持っています。

この電子1molあたりの電気量F=96500(C/mol)はファラデー定数といいます。

これを使って、例題をいくつかやって見ましょう。

例題1)
0.1A の大きさの電流を、32分10 秒間流したとき、回路に流れた電子は何 mol か。
(解答)

電気量(C) = 電流(A) × 時間(秒)
電子の物質量(mol)=
まず、電気量を求めます。32分10 秒 = 1930 秒ですから、回路を流れた電気量は、
0.1 × 1930 = 193 C
よって、この回路を流れた電子は = 2.0 × 10-3 mol

例題2)
電気分解の陽極で、2Cl → Cl2 + 2e の反応が起こるとき、回路に 0.2mol の電子が流れると、陽極で発生する Cl2 は何molか。
(解答)

反応式より、1mol の Cl2 が生じるのに必要な電子の物質量は 2mol であるから、陽極で発生する Cl2 の物質量を χ mol とすると、χ:0.2 = 1 : 2 が成立する。これを解いて、χ=0.1 mol

例題3)
電気分解の陰極で、Zn2+ + 2e → Znの反応が起こるとき、陰極の質量が13g 増加した。Zn の原子量を65とするとき、この回路に流れた電子の物質量を求めよ。
(解答)

反応式より、1mol の Zn が析出するのに必要な電子の物質量は 2mol であるから、回路に流れた電子の物質量を χ molとすると、 = 1 : 2 これを解いて、χ = 0.4 mol

例題4)
電気分解の陽極で、2Cl → Cl2 + 2e の反応が起こるとき、0.1A の大きさの電流を32 分10秒間流した。このとき、陽極で発生する Cl2 は標準状態で何 L か。
(解答)

32分10秒は1930 秒である。この反応において、回路を流れた電子の物質量は、
0.1 × 1930 ÷ 96500 = 0.0020 mol である。
また、反応式より、1molの Cl2 が発生するのに、2mol の電子を必要とすることから、発生する Cl2 の標準状態での体積を VL とすると、: 0.002 = 1 : 2 これを解いて、V = 0.224 L

平野 晃康

平野 晃康

株式会社CMP代表取締役
私立大学医学部に入ろう.COM管理人
大学受験アナリスト・予備校講師

昭和53年生まれ、予備校講師歴13年、大学院生の頃から予備校講師として化学・数学を主体に教鞭を取る。名古屋セミナーグループ医進サクセス室長を経て、株式会社CMPを設立、医学部受験情報を配信するメディアサイト私立大学医学部に入ろう.COMを立ち上げる傍ら、朝日新聞社・大学通信・ルックデータ出版などのコラム寄稿・取材などを行う。

講師紹介 詳細

 

全国私立大学医学部 各大学別入学試験情報