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2019年関西医科大学第２問
問１（ア）小さい （イ）酸化力 （ウ）無 （エ）青 （オ）赤褐
$\ce{Cu}$ は $\ce{H}$ よりもイオン化傾向は小さいので、塩酸や希硫酸には溶けない。
※もし溶けるのなら、$$\ce{Cu -> Cu^2+ + 2e^-}$$ $$\ce{2H^+ + 2e^- -> H2} $$の反応が起こるが、 $\ce{Cu}$のイオン化傾向が小さいので $\ce{H^+}$ が相手のときはイオン化しない。
しかし、硝酸や熱濃硫酸のような酸化力の強い酸には溶ける。希硝酸のときは次のように反応する。
$$ \ce{Cu -> Cu^2+ + 2e^-}$$ $$ \ce{ HNO3 + 3H^+ +3e^- -> NO + 2H2O}$$
希硝酸のときは 無色の $\ce{NO}$ が発生して溶け、溶液内には $\ce{Cu^2+}$ が生成するので青色の溶液となる。
また、濃硝酸を用いた場合は、赤褐色の $\ce{NO2}$ を発生して溶解する。
問２ 粗銅板
問３ $0.372 \ \mathrm{A}$
問４ $\ce{Cu^2+ + 2e^- -> Cu}$
問５ $\ce{Zn^2+, Ni^2+, Cu^2+, SO4^{2-} }$
問６ (i) 陽極泥 (ii) $\ce{Au, Ag}$
問７ $\ce{Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 + 2H2O}$
問２ 粗銅板では $\ce{Cu -> Cu^2+ +2e^- }$ の反応を起こしたいので、粗銅板に電源の正極をつないで、$\ce{e^-}$ を吸い上げてもらえばよい。
問３問４ 純銅板では、$\ce{Cu^2+ + 2e^- -> Cu}$ のみの反応が生じている。純銅板の質量増加は、 $121.2\ \mathrm{g} – 100\ \mathrm{g} = 21.2\ \mathrm{g}$ であるから、流れた電流は、
問５ 通電を停止したとき、 $\ce{Cu}$ よりイオン化傾向が大きいものがイオンとして溶け出る。また電解液に硫酸銅(II) を使っているので、$\ce{SO4^{2-}}$ を忘れないこと。また、問題文中に $\ce{H^+, OH^- }$ は記述しなくてよいとあるので注意する。
問６ (ii) 元素記号で答えること。
問７ 銅と熱濃硫酸の反応。熱濃硫酸は強い酸化剤であることから、半反応式から酸化還元反応の式を作るとよい。
$$\ce{Cu -> Cu^2+ + 2e^- }$$ $$\ce{H2SO4 + 2H^+ +2e^- -> SO2 + 2H2O }$$
辺々足すと、 $$\ce{Cu + H2SO4 + 2H^+ -> Cu^2+ + SO2 + 2H2O}$$
両辺 $\ce{SO4^{2-}}$ を足して、
$$\ce{Cu + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 + 2H2O}$$
