Question

IK

正極の反応で、なぜCuが使われないのですか？
Cuは溶けないのでしょうか？なぜですか？

TPlus α ボルタ電池
ボルタ(イタリア)は, 1800年,亜鉛板と
銅板を塩化ナトリウム水溶液に浸すと, 亜
鉛と銅の間に起電力が生じることを見出し
た。その後,水溶液は希硫酸に代えられ,
この電池はボルタ電池とよばれる(図a)。
ボルタ電池の負極,正極の反応,および,
全体の反応は,次のように表される。
15
2e
2e
H2
voltaic cell
20
Zn?+
Zn
SO- H
Cu
負極 Zn
→ Zn?+ + 2e
(酸化)
HeSOag
正極 2H+ + 2e-
H2
(還元)
図き
ボルタ電池
全体 Zn + 2H+ → Zn?+ + H2
ボルタ電池は,およそ1Vの電圧を示すが, 放電をはじめると, すぐに電圧が
25
低下する(電池の分極)。い伝が極(藤)に言とれ1フくから。
polarization
円園+
w
負極」

Answer 1

ブドウくん

銅より水素の方がイオン化傾向が大きいからです。

IK

Cuもは水溶液中に溶けないって事でしょうか？
溶ける量には限りがあるのでしょうか？

IK

すみません、溶ける量というか、銅も溶け、水素も分解されるということはないのでしょうか？

ブドウくん

銅は溶けません！反応にも一切関与していないのは、式を見ればわかると思います。

IK

この表で分かるって事でしょうか？
H2SO4は酸じゃないし、水とは銅は反応しないし、強熱も加えられていないから→→→Cuは溶けない
って事でしょうか？

ブドウくん

すいません、今イオン化傾向は関係ないですね。亜鉛と銅でなぜ亜鉛が反応するのか、と混ざってしまいました。
単純にCuはもうすでに単体であり、電子を受け取れないからです。

IK

また、この電解精錬だと銅が溶けているのは、銅が陽極にあるから無理矢理分解されるということでしょうか？

ブドウくん

これは、水溶液に硫酸銅を使っているから、Cuは陽イオンになっていて電子を受け取れます。ダニエル電池とかと同じです。

IK

銅板からは溶けないのですか？

ブドウくん

ボルタ電池の話ですか？
そうだとしたらCu板は溶けません。

IK

すみません、質問が2つになってしまいました。
①ボルタ電池では、銅板は電子が流れ入ってくるだけで、Cuはただあるだけで反応には一切関わってない

この事は理解できました！ありがとうございます。

②電解精錬についてです。
「これは、水溶液に硫酸銅を使っているから、Cuは陽イオンになっていて電子を受け取れます。ダニエル電池とかと同じです。」この事について質問です。
電子を陰極で受け取っている銅イオンは、陽極から溶け出したイオンではないのでしょうか？
ダニエル電池は溶液が分解されてできたイオンが陰極に流れてる電子と結びつくものですよね、これと同じであるならば、硫酸銅水溶液からの銅イオンが陰極から流れてくる電子と結びついているのですか？

ブドウくん

僕の書き方が悪かったです。銅の電解精錬もダニエル電池も銅イオンが関与している点では同じです。ですが、根本的に、電池と電気分解という点では異なります。
ダニエル電池は、硫酸銅が電離してできた銅イオンと負極からの電子が反応して銅が析出します。
銅の電解精錬に関しては、外部電源に繋ぐことで強制的に電子を純銅板側(陰極側)に渡して、硫酸銅のCu^2+と電子で反応を起こしています。

IK

分かりました！ありがとうございました！