Question

、

この問題ですが、解説を読んでなんとなくはわかるという感じなので、どういうことから何を明らかにしているのかなど、問題の全体を噛み砕いて説明していただきたいです。

化学
問2 電気分解では, 電源が供給したエネルギーの一部が, 生じる物質の化学エネ
ルギーに変換される。 水酸化ナトリウム水溶液が入った電解槽に白金電極を浸
し,直流電源を用いて 3.0V の一定電圧をかけたところ, 両極から気体が発生
した。このとき,直流電源が供給した電気エネルギーのうち, 電気分解によっ
て化学エネルギーに変換された割合は何%か。 最も適当な数値を、次の ① ~ ⑥
のうちから一つ選べ。 ただし, H2O (液) の生成熱は 286kJ/mol, ファラデー
定数は 9.65×10^ C/mol とする。 また, 電気エネルギー (J) =電気量 (C) × 電圧
(V) である。 7 %

col
(3)
る
。
問2 電気分解とエネルギー
白金電極を用いて水酸化ナトリウム水溶液を電気分
解すると, 陰極および陽極ではそれぞれ次の反応が起
こる。
23
| 6
-
...
陰極:2H2O + 2e → H2 + 2OH (1)
陽極:40H O2 + 2H2O + 4e (2)
式(1)×2 + 式(2) より,
Uc
2H2O → 2H2 + O2
装置全体では水H2Oの電気分解によって水素H2 と
108
酸素 O2 が生成することがわかる。 また, H2O (液)の
生成熱が286kJ/mol であることから,次の熱化学方
程式が成り立つ。
08.H 20 M
H2 (気) + 1/1/0₂ (3) = H2O (液) + 286kJ
よって, 1molのH2 (気) と 12/21 mol のO2(気)が反応
して1molのH2O (液) が生成すると, 286kJの化学エ
ネルギーが放出される。つまり, 電気分解によって1

mol の H2O (液)から1mol の H2 (気) 1/12 molのO2
と
(気) が生成すると, 286kJの電気エネルギーが化学エ
ネルギーに変換される。
また,式(1), (2)より, 水の電気分解によって1mol
のH2と1/12 molのO2 が生成すると, 2mol の電子 e-
が流れる。 このとき直流電源が供給した電気エネル
ギーは,
9.65×104 C/mol×2 mol×3.0 V = 5.79×105 J
=579kJ
よって, 直流電源が供給した電気エネルギーのう
ち,化学エネルギーに変換された割合は,
286kJ ×100=49.3 (%) ≒ 49 (%)
579kJ
7 4
..