中3化学【塩化銅水溶液の電気分解】

※できれば→【イオンとは】←→【電離・電解質】←も参考に。
※塩酸の電気分解の原理は→【塩酸の電気分解】←を参考に。
※水の電気分解の原理は→【水の電気分解】←を参考に。

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1.塩化銅水溶液の電気分解

■分解
1つの物質が2つ以上の物質に変化する化学変化。

■電気分解
電気を通すことで行う分解。
電気エネルギーを化学エネルギーに変換している。

■塩化銅水溶液
水に塩化銅を溶かした水溶液(青色の液体)。
塩化銅は次のように電離する。
・ CuCl2 → Cu2+ + 2Cl
塩化銅水溶液が青色をしているのは銅イオンCu2+が原因。
※「銅原子は赤色」ですが「銅イオンは青色」です。注意!

■塩化銅水溶液の電気分解
(反応の様子) 塩化銅 → 銅 + 塩素
(化学反応式) CuCl2 → Cu + Cl2

2.塩化銅水溶液の電気分解の仕組み

■陽極・陰極
電源の+極からつながっている電極が陽極
電源の-極からつながっている電極が陰極
電極には他の物質と反応しにくい炭素や白金を用いることが多い。

①容器に塩化銅水溶液を入れる

↓の図のように塩化銅が電離しています。

②電流が流れだす

電流は↓のように流れますね。

③電子の流れ

電流の正体は電子の流れです。
しかし電流の流れは電子の流れと反対向きでしたね。(↓の図)

電源装置は電子を動かす役目をします。
そのためには陽極で誰かから電子を得る必要があります。

④陽極での変化

容器内で電子を多くもっているのは塩化物イオンCl-です。
塩化物イオンは陽極に近づき電子を失います(陽極に渡す)。
塩化物イオンは電子を失うことで塩素原子となります。(↓の図)

その塩素原子が2つ結びつくと塩素の気体Cl2となります。
このように陽極側では塩素の気体が発生するのです。(↓の図)

⑤電子の移動

陽極には塩化物イオンが置いていった電子がありますね。(↓の図)

この電子は電源装置によって陰極に運ばれます。(↓の図)

放っておくと電子はたまりっぱなしです。
誰かに持って行ってもらう必要があります。

⑤陰極での変化

陰極にたまった電子をもらうのが銅イオンCu2+です。
銅イオンは陰極に近づき2個の電子を得ます(陰極からもらう)。
そうすることで銅イオンは原子となります。(↓の図)

このように陰極側では銅の固体が生成するのです。

⑥まとめ

【陽極で起こったこと】
塩化物イオンが近づき電子を失った
・式で書くと 2Cl → Cl2 + 2e
※eは電子のことです。

【陰極で起こったこと】
銅イオンが近づき電子を得た
・式で書くと Cu2+ + 2e → Cu
※陰極側の電極は銅が付着するので赤色になっていきます。

【全体として】
・水溶液中の塩化銅が塩素と銅へと変化した。
・化学反応式で書くとCuCl2 → Cu + Cl2
・液中の銅イオン(水溶液が青色をしている原因)が減少する。
・よって液の青色はうすくなる

■このページのポイント

・陽極で起こること、陰極で起こることを説明できるように。
・式で表せるとなおよい。
・電気分解が進むほど液の青色はうすくなっていく。

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