白金電極を用いて硫酸銅(II)水溶液を電気分解した。5.00 A の一定電流を 1930 秒間通じたとき、陰極に析出する銅の質量として最も近いものはどれか。ファラデー定数は 9.65×10⁴ C/mol、銅の原子量は 63.5 とし、電流はすべて銅の析出に使われるものとする。
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解答正解 3
電気量は Q＝It＝5.00 A×1930 s＝9650 C。電子の物質量は Q／F＝9650／9.65×10⁴＝0.100 mol。陰極の反応は Cu²⁺＋2e⁻→Cu なので、析出する銅は電子の物質量の 1／2 の 0.0500 mol。質量は 0.0500 mol×63.5 g/mol＝3.175 g≒3.18 g となる。価数の扱いを逆にして 2 倍にしてしまう誤りに注意する。
選択肢ごとの判定
1電気量の計算か物質量の換算で桁を誤った値。
2電子の物質量を 2 で二重に割った（銅の価数を 2 回考慮した）値。
3正しい。Cu²⁺＋2e⁻→Cu より、電子 0.100 mol から Cu は 0.0500 mol、0.0500×63.5≒3.18 g。
4Cu⁺（電子 1 個で 1 個の Cu が析出）として、電子と同じ 0.100 mol の銅が析出するとした値。
5電子の物質量に価数 2 を掛けて銅の物質量を 0.200 mol とした値。価数は割る側である。