Question

りんご

(4)についてなのですが、真ん中の三層のNaとClがなぜ写真のような動きをするのかが分かりません。教えて欲しいです！

■ 138. 〈陽イオン交換膜法〉
実験1,2に関する問いに答えよ。数値は有効数字3桁で答えよ。F=9.65×10*C/mol
〔実験1〕 図1は、陽イオンだけを選択的に透過させる陽イオン交換膜で仕切られた,
電気分解の装置図である。 この装置のA室に塩化ナトリウム飽和水溶液を,B室に
は濃度が1.00×10-2 mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を入れ, 電気分解を行った。
〔実験2〕 図2は、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とを交互に配置して小室が仕切ら
れた,電気分解の装置図である。 仕切られたA〜Eの各小室に 1.00mol/Lの塩化
ナトリウム水溶液を入れ,一定時間電気分解を行った。
(A
鉄電極
気体
A室
BH
C D E
室室室室室
HHA
塩化ナトリウム
気体
気体
気 陰イオン
体交換膜
陽イオン 気
交換膜
飽和水溶液
水
鉄電極
B室
A室
黒鉛電極
黒鉛電極
薄い塩化ナトリウム
水溶液
陽イオン交換膜
図 1
水酸化ナトリウム
水溶液
塩化ナトリウム水溶液
図2
図1の両極で起きている化学反応を,電子e を含むイオン反応式で書け。
実験1において,ある時間 2.00Aの電流を流して電気分解したところ, 0℃,
1.013×10 Paで 0.224L の気体がB室から発生した。 このとき、 通電した時間は何秒
間であったか。 ただし, 発生した気体は水溶液に溶けないものとする。
(3)実験1において, 電気分解をしながら毎分一定体積の水をB室に供給すると同時に,
B室から同体積の溶液を取り出すと, 連続的に水酸化ナトリウム水溶液を得ることが
できる。このようにして、毎分100mLの水をB室に供給し、濃度が1.00×10mol/L
の水酸化ナトリウム水溶液を毎分100mLずつ得るために必要な電流は何Aか。 ただ
・し、電気分解で反応もしくは生成する水の量は無視できるものとする。
4 実験2の電気分解の前後で, B室, C室, D室の塩化ナトリウム水溶液の濃度を測
定したとき, それぞれの小室の濃度はどのように変化したか。 「増加, 減少、変化しな
「い」 のいずれかで答えよ。
[15 中央大 〕

2mol のe が流れると
とおくと,
ix60 x1 =1.00×10-3 i≒1.61 (A)
1/2=1.
9.65×104 2
(4)実験2のおもなイオンの動きは次のようになる。
(+)
I
H2
Cl2
CI¯
CI¯
CI¯
CI¯
H2O
Na+.
Na+.
Na+
Na+.
-OH
A (変化など)
B (減少)
C (増加)
D (減少)
E (NaOH が増加)
139 ) ( 2 ) 10 (8
(3) 4.38×10 -5 mol
(2)3.50×10 -5 mol
(4) 14.0mg (または14.0mg/L)

Answer 1

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貫文

イオン交換膜が陰陽陰陽ってなってるの分かります？イオンの変化は打ち消す方向にも動きます。一層でCL−は消えるから、その消えた分を補うにはNa+が2層に移動するか2層から1層へCL-に移動するかの2択。でも今1層は陰イオン交換膜だから2層から1層へCL−が移動するの1択に絞られる。こんな容量かと。
なぜ、陰陽陰陽の順になるかは分かりますか。あと4層の反応式が水使われるのも分かりますか

貫文

打ち消す方向にいくのはイオン濃度が均一になるようにイオンが動くからです

りんご

真ん中の層はイオンが出ていかず他から入ってくるだけだけど、B層は出ていくだけで、イオン濃度が均一じゃないと思ってしまったのですが違いますか？？見当違いの事を言っていたら申し訳ないです。

貫文

BでいえばCl-がでていけばCl-でていった分だけNa+が過剰に多くなるので均一になるためにはNa+がでていく必要がある。電気的に中性になるように動く。Na+だけが多いとかCl-だけが多いとかならないようにイオンは動きます。それが分かれば真ん中が移動するのも分かります

貫文

中性に保つためにイオンが動くといったほうが良かったか

りんご

なるほど、納得しました！そのことは教科書のどこら辺に載っているか教えていただけたら嬉しいです！

貫文

教科書持ってないので分かりませんでした。化学の新研究で探しても詳しく載ってなかったため分かりませんでした。
全ての水溶液は電気的に全体で中性であるってのは覚えた方が良いです。
HCl→H+　　+　　Cl-
これは水素イオンと塩化物イオンが同じだけの量あります。　
水溶液中では絶対電気的に中性になるようにイオンはあります

りんご

調べていただきありがとうございました！覚えようと思います、ありがとうございました!