理科
中学生
解決済み

中学3年生 化学分野 イオンの単元です。
問題は写真の通りです。
➀の答えはエだと思いましたが、正解はイとエでした。
電気分解の実験をしたとき、濃度を濃くしたら豆電球が濃く光ったことを覚えています。濃度が濃い方が銅も多く出てくると思いました。なぜイも正解なのか、イよりエの方が銅が多く出てくると思ったのに違うのはなぜなのか、教えていただきたいです。
宜しくお願い致します!

2 塩化銅水溶液の電気分解について答えよ。 <静岡改 > (1) 質量パーセント濃度が10%の塩化銅水溶液80gをビーカーに入れて電気分解を行った。 陰極 に1gの銅が付着したときの, 塩化銅水溶液の質量パーセント濃度は何%か。 四捨五入して小数 第1位まで書け。 ただし, 電気分解で生じる銅と塩素の質量比を10:11とし, 陽で発生した 塩素は、塩化銅水溶液に溶けないものとする。 (2) Sさんは,塩化銅水溶液の電気分解について, 塩化銅水溶液の質量と電流を流す時間を一定に したとき,陰極に付着する銅の質量が、 「電極に流す電流の大きさに関係があるのか」,「塩化銅 水溶液の質量パーセント濃度に関係があるのか」を確かめたいと考え、T先生にアドバイスをも らって実験を計画することにした。 次は, SさんとT先生の会話である。 ただし、電流を流す時 間は5分とする。 T先生: どのような実験を計画していますか。 Sさん: 質量パーセント濃度が10%と20%の塩化銅水溶液を用意し、それぞれに1Aと2Aの電 流を流すという4種類の実験を計画しています。 T先生:では,その4種類の実験をする前に,陰極付近の銅イオンと電子のようすを表した模式 図をかいて、考えてみましょう(図)。 1000 O 1 A 2A 1 A 2 A 陰極 陰極 陰極 陰極 L10% 塩化銅水溶液 -20% 塩化銅水溶液・ (注) ○は銅イオンは電源から移動してくる電子のそれぞれ1個を示している。 T先生: 図の模式図から考えると、 〜エの実験のうち,陰極に付着する銅の質量が最も大きく なるのはどれでしょうか。 Sさん: X です。 T先生:その通りです。 では,そのことから, 電極に流す電流の大きさと塩化銅水溶液の質量 パーセント濃度は,陰極に付着する銅の質量と,それぞれどのような関係にあるでしょ うか。 Sさん: 塩化銅水溶液を電気分解したとき,陰極に付着する銅の質量は、 T先生:そうですね。 ところで, Sさんは〜エの4種類の実験を考えましたが、ア~エの実験 のうち、ア~の3種類の実験を行うだけでも、陰極に付着する銅の質量を大きくする ための条件を確認することができますね。 さあ、実験してみましょう。 ① Xにあてはまる記号を 〜エから2つ選べ。 (2) Yにあてはまる内容を簡単に書け。
電気分解 イオン 塩化銅水溶液 実験 高校入試 過去問

回答

✨ ベストアンサー ✨

電流とは電子の流れです。イとエは両方とも2Aなので、同一時間に同量の電子が流れます。同量の電子しか流れてこないので、同量の銅イオンしか電子を受け取ることができません。したがって同じ量の銅が付着します。

寿!

初めての投稿だったので、お答えくださり、感激です!ありがとうございます!
同量の電子しか流れてこないとき、受け取る銅イオンが少なければ、受け取れません。なので、イオンの量、つまり溶液の濃さも関係していると思います。いかがでしょうか。

きらうる

確かに濃度が濃くなれば流れる電流も大きくなります。
しかし、この問題はアとウは1A、イとエは2A流れていると書かれていますので、濃度が濃くても薄くても1A,2Aは変わりません。変わってしまうと問題が成立しなくなってしまいます。電圧が書いていないので、同一ではないのでしょう。

また、濃さというのは、簡単に言えばイオンの量になります。
例えば濃度10%の塩化銅に100個の銅イオンがあったとします。対して同量の濃度20%の塩化銅ならば、銅イオンは200個になります。
そして、1分間で流れてくる電子が50個だったとします。この時、50個の電子を受け取る銅イオンは何個でしょうか。25個になります。これは10%だろうが20%だろうが変わりません。

もちろん受け取る銅イオンの数に限界はありますが、そんなことを言ったら、濃度で電流が変わることと一緒で、この問題は成立しません。銅イオンが十分あるという前提で問題を解いていますので、同量の銅ができると考えてください。

寿!

とっても分かりやすくご説明いただき、ありがとうございます!そうか、確かにその前提でなければ問題として成立しませんね。納得解を得られました。大変助かりました。勇気出して質問してよかったです!

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回答

電流が強ければ流れてくる電子の数も多いです。一定時間内に流れてくる電子の量が多ければ多いほど、その分溶液中のイオンと反応して析出する物質の質量も多くなります。濃度がいくら高くても、供給される電子の数が少なければ(電流が弱ければ)析出する質量も少なくなります。つまり、濃度に関係なく電流が強い方が多く析出し、同じ物質で電流の強さが同じならば、イ,エのように析出する質量も同じになります。
※電流が同じ強さで濃度が違う場合は、濃度が高い方が完全に電気分解するまでにより長い時間がかかります。
豆電球の話は、電気分解ではなく「電池」です。電池ならば、おっしゃる通り濃度が濃ければ、電極に接触するイオンの数も多くなるので、強い電流が流れます!

寿!

初めての投稿だったので、お答えくださり、感激です!豆電球は、電池のときではないです。まだ電池は習ってません。豆電球は、電解質の水溶液はどれかを探す時に使いました。電源装置で電流を精製水に流して、少しずつポカリの粉を入れていきました。ポカリの粉が少ない時は光が弱くて、ポカリの粉をたくさん入れたら光が強くなりました。だから、イオンが多いほうが電流も大きくなります。なので、少し理解しがたいです。溶液の濃さも関係すると思うのです。もしくは、、、電極の大きさが大きい場合は、イオンの量も影響するのでしょうか?

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