理科
中学生
解決済み

実験1Ⅲの下線部について、管aに残った気体の体積を求める問題です。解説お願い致します🙇🏻‍♀️

4 水の電気分解について調べるために、水に水酸化ナトリウムを加えてつくった, うすい水酸化ナトリウ ム水溶液を用いて、 次の実験 1,2を行った。 この実験に関して, あとの(1)~(3)の問いに答えなさい。 図1 管b10 実験1 次の①~Ⅲの手順で,実験を行った。 ① 図1のような、2本の電極がついた装置を用いて, 管a, bの上端まで, うすい水酸化ナトリウム水溶液を満たした 後、水の電気分解を一定時間行ったところ, 管aの中には気 体が5cm,bの中には気体が10cm集まった。 Ⅱ 陽極と陰極とを反対にして, 管aの中の気体が16cmにな るまで電気分解を続けた。 図1の電源装置をはずし、 図2のように,管aに集まった 気体に点火装置で点火したところ,ポンと音をたてて燃え, 気体が残った。 実験2 次のI, Ⅱの手順で,実験を行った。 図3のような, 4本の電極 A, B, C, Dがつい た装置を用いて, 装置の内部の上端まで, うすい水 酸化ナトリウム水溶液を満たした後, 水の電気分解 を一定時間行ったところ, 気体が集まった。 図3の電源装置をはずし、 図4のように, 電極 A. Bに電子オルゴールをつなげると,電子オルゴール がしばらく鳴った。 図3 酸 電 極、 うすい水酸化 ナトリウム水 溶液 図2 点火装置 図 4 極 [電源装置 管b - + 電極B 電極D 2345 電極A 電極C ナトリウム水溶液 うすい水酸化 電極D 電極B 図電極A 電極C [電源装置] - + 電子オルゴール

回答

✨ ベストアンサー ✨

参考・概略です。

[4]が、水の電気分解と書いてあるので、
 +極に接続されている菅には酸素が発生します
 -極に接続されている菅には水素が発生します

Ⅰ菅aは+極接続で酸素が 5㎝³発生
 菅bは-極接続で水素が10㎝³発生

Ⅱ菅aは-極接続に変え
 水素が「□㎝³発生」して、Ⅰで発生した酸素 5㎝³と合わせ、
  菅の中の気体16㎝³なったとするとして「□㎝³」を求めると
 発生した水素(□)=管の中気体(16)-先に発生した酸素(5)=11㎝³

Ⅲ菅aにある{水素(11㎝³)、酸素(5㎝³)}に点火したので、
  中にある水素と酸素が2:1の割合で化合し水になります
 ところが、水素(11㎝³)、酸素(5㎝³)なので、きれいに反応せず
  水素(10㎝³)と酸素(5㎝³)が、反応し水となり
  水素( 1㎝³)が残ることになります。

おもち

ありがとうございます!なぜ酸素は先に発生するのですか?

mo1

手順が、Ⅰ,Ⅱ,Ⅲと連続していて

 手順Ⅰで、
  ①試験管aが、陽極につながれている
  ②発生した気体の体積が、試験管a(5㎝³)が、試験管b(10㎝³)で
    試験管aが試験管bの半分
 以上から、
  試験管aに、酸素が5㎝³発生するとわかります

 手順Ⅱでは、陽極と陰極を入れ替えているので
  発生する気体も、逆になります

おもち

すごく理解できました!ありがとうございます!

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