第2章　電池と電気分解

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• 金属のイオン化傾向

  大　Li K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb (H₂) Cu Hg Ag Pt Au　小
• 電池

  酸化化学反応によって、化学エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出す装置
• 負極

  酸化反応が起こり、導線に向かって電子が流れ出る電極
• 正極

  導線から電子が流れ込み還元反応が起こる電極
• 活物質

  電池の正極や負極で電子のやりとりをする物質
• 起電力

  正極と負極の間に生じる電圧
• ボルタ電池

  （－）Zn｜H₂SO₄ ap｜Cu（＋）　負極：Zn→Zn²⁺＋2e⁻　正極：2H⁺＋2e⁻→H₂
• ダニエル電池

  （ー）Zn｜ZnSO₄ ap｜CuSO₄ ap｜Cu（＋）　負極：Zn→Zn²⁺＋2e⁻　正極：Cu²⁺＋2e⁻→Cu
• マンガン乾電池

  （ー）Zn｜ZnCl₂ NH₄Cl｜MnO₂（＋）　懐中電灯、リモコン
• アルカリマンガン乾電池

  （ー）Zn｜KOH｜MnO₂（＋）　懐中電灯、リモコン
• リチウム電池

  （ー）Li｜Li塩｜MnO₂（＋）　火災報知器
• 銀電池（酸化銀電池）

  （ー）Zn｜KOH｜Ag₂O（＋）　時計
• 空気電池（空気亜鉛電池）

  （ー）Zn｜KOH｜O₂（＋）　補聴器
• 鉛蓄電池

  （ー）Pb｜H₂SO₄｜PbO₂（＋）負極：Pb＋SO₄²⁻→PbSO₄＋2e⁻　正極：PbO₂＋4H⁺＋SO₄²⁻＋2e⁻→PbSO₄＋2H₂O　自動車
• ニッケルーカドミウム蓄電池

  （ー）Cd｜KOH｜NiO(OH)（＋）　電動工具
• ニッケルー水素電池

  （ー）MH｜KOH｜NiO(OH)（＋）　デジタルカメラ
• リチウムイオン電池

  （－）C₆LiⓍ｜Li塩 有機溶媒｜Li(1-x)CoO₂（＋）　モバイル機器、電気自動車
• 燃料電池（リン酸形）

  （ー）H₂｜H₃PO₄｜O₂（＋）負極：H₂→2H⁺＋2e⁻　正極：O₂＋4H⁺＋4e⁻→2H₂O　家庭の電源、自動車
• 電気分解

  電解質の水溶液に電極を浸し、直流の電源を流すと、電極表面で酸化還元反応が起こる。　陽極：正極に繋いだ電極、酸化　陰極：負極に繋いだ電極、還元
• 陰極×イオン化傾向が小さい金属の陽イオン

  金属が析出　Ag⁺＋e⁻→Ag
• 陰極×H⁺（酸の水溶液）

  H₂が発生　2H⁺＋2e⁻→H₂
• 陰極×イオン化傾向が大きい金属の陽イオン

  H₂が発生　2H₂O＋2e⁻→H₂＋OH⁻
• 陽極×CまたはPt以外を電極に用いた場合

  電極が溶解　Cu→Cu²⁺＋2e⁻
• 陽極×Cl⁻、I⁻などのハロゲン化物イオン

  ハロゲンが発生　2Cl⁻→Cl₂＋2e⁻
• 陽極×OH⁻(塩基の水溶液）

  O₂が発生　4OH⁻→2H₂O＋O₂＋4e⁻
• 陽極×SO₄²⁻、NO₃⁻などの多原子イオン

  O₂が発生　2H₂O→O₂＋4H⁺＋4e⁻
• ファラデーの法則

  電気分解において、電極で変化する物質の物質量は、流れた電気量に比例する
• 電気分解で流れた電子の物質量 [mol]

  電流i [A]×時間t[s]/9.65×10⁴C/mol
• 水酸化ナトリウムの製造

  イオン交換膜法（陽イオン交換膜（陽イオンだけを通す））　陰極：2H₂O＋2e⁻→H₂＋2OH⁻　陽極：2Cl⁻→Cl₂+2e⁻　全体：2H₂O＋2NaCl→H₂＋Cl₂＋2NaOH
• 銅の精錬

  黄銅鉱（主成分CuFeS₂）に石灰石やけい砂SiO₂を混ぜて加熱→得た硫化銅(I)Cu₂Sを空気中で強熱→粗銅を電解精錬をして純銅を取り出す。不純物は陽極泥として沈む。
• アルミニウムの精錬

  ボーキサイト（主成分Al₂O₃・nH₂Ｏ）を精錬→得たアルミナを氷晶石Na₃AlF₆を約1000℃に加熱して融解したものに溶かす→炭素電極を用いて電気分解（溶融塩電解）して取り出す。

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