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mac_mid(マックミッド)の勉強日記

日々の生活の中でみなさまに知ってもらいたい知識を書き込んでいきます。

電気分解 まとめ

電気分解とは電流を流すことで強制的に電池反応の逆反応を起こすこと。

 

主な電気分解での発生物質

 

陽極 

ハロゲン(臭素が一番酸化されやすい*1

酸素(4molの電気で1mol発生します)

 

陰極

Ag以上のイオン化傾向を持つ金属極の分解*2

水素

 

電気分解の用途

 

水酸化ナトリウム水溶液の生成

塩化ナトリウム水溶液を電気分解することで得られます、

方法がいくつかありますが陽イオン交換膜法が現在では主流です。

他にも隔膜法があるのですが、こちらの場合塩素イオンがNaOH生成系に入ってくるため

純粋な水酸化ナトリウムが得られなくなってしまうため適切ではありません。

 

 アルミニウムの融解塩電解(ホール・エルー法*3

ボーキサイトからアルミナを作り(バイヤー法)

アルミナに氷晶石をつかって融点を下げ、高温で熱して液体にし

融解塩電解をすることでアルミニウム単体を得ることができます。

電極には炭素を用いますが、還元する物質が炭素以外にないため、

炭素電極が例外的に還元され、一酸化炭素二酸化炭素となります。 

 

バイヤー法について詳しく書くと

酸化アルミニウムに不純物が混ざったボーキサイトを濃水酸化ナトリウム水溶液で溶かし

濾過することによってアルミニウムの化合物のみの状態とします

そこに水酸化アルミニウムを入れ、しばらく置くことで

それが核となり水酸化アルミニウムが沈殿します

これを熱することで純粋な酸化アルミニウムを得ることができます。

 

電気分解の問題のパターン

 

イオン反応式など反応式を書かせる問題

 

直列or並列の電気分解の問題

→直列の場合はすべての極で電気量が等しいことを利用

→並列の場合は分岐点の電気量の合計がそう電気量に等しいことを利用します。

 

論述問題

pHの変化などについて問われます

水の電気分解になる場合(陽極で酸素、陰極で水素が発生する場合)は

pHの変化はありません.

逆に、片方が塩素発生であったり、片方が金属の溶解や析出であった場合は

pHが変化することになります。

pHを求める問題では、発生した水酸化物イオンや、水素イオンからそれぞれの濃度を求めます。(この際、溶液自体の変化について注意が必要です、水の電気分解では、水の量が減少します。)

 

電気分解であったり、電池に関する問題は

計算パターンが限られているので、しっかりとそれらを抑え

陽極陰極などの用語を正確に把握することで対応できます。

 

 

*1:塩素は電気陰性度が大→電気を引きつけやすい→還元力が強い→酸化されにくい

*2:よって電気分解には基本Pt,Cなど還元されにくい物質が使われる

*3:開発者の名前を取って、共に生年月日、没年、開発年が等しいというなんとも不思議なエピソードです。ちなみに二人とも生涯会うことはなかったそうです。アメリカのホールとフランスのエルーです。)