原子量を Cu＝64、Zn＝65 とします。ダニエル電池を組み立ててしばらく使っ…
原子量を Cu＝64、Zn＝65 とします。ダニエル電池を組み立ててしばらく使ったところ、亜鉛板の質量が 0.65g 減っていました。この電池では、亜鉛原子1個が電子2個をわたして亜鉛イオンになり、銅イオン1個が電子2個を受け取って銅原子になります。このとき銅板の表面に生じた銅の質量として最も適切なものはどれか。
- ⑴ 0.32g である。正しい答えをさらに半分にした値です。電子2個で亜鉛1個と銅1個が対応するので、半分にする必要はありません。
- ⑵ 0.64g である。減った亜鉛は0.010molで、わたされた電子から同じ0.010molの銅が生じるため、64をかけて0.64gとなります。
- ⑶ 1.28g である。正しい答えを2倍した値です。亜鉛が電子2個をわたすからといって、銅の物質量が2倍になるわけではありません。
- ⑷ 1.30g である。減った亜鉛の質量を2倍した値です。電子の数と原子の数の対応を、質量にそのままあてはめてはいけません。
- ⑸ 0.65g である。減った質量がそのまま銅の質量になると考えた値です。原子1個の質量がちがうので、質量はそのまま移りません。
解説
正解は⑵です。まず、減った亜鉛を物質量に直します。0.65g を1molあたり65gで割ると0.010molです。亜鉛原子1個は電子2個をわたすので、わたされた電子は0.020molです。一方、銅イオン1個は電子2個を受け取って銅原子になるので、生じる銅は0.020molの半分の0.010molとなり、亜鉛と同じ物質量です。これに1molあたり64gをかけると0.64gになります。質量は同じだけ移るのではなく、電子の数を手がかりに物質量で対応させるのがこつです。
AIが生成したオリジナル問題です。実際の試験問題ではありません。