ここの補足、です。
問題文、解答内容については、ここ参照で。
化学 問３
【解説】
（１）ファラデーの法則
電気分解、電気メッキにより電極に析出される物質の質量は、ファラデーの法則として次式で示される。
Ｗ＝１／（９．６５×１０^4）×（ｍ／ｎ）×Ｑ （ｇ）
ただし、
Ｗ：析出される物質の質量（ｇ）
ｍ：原子量
ｎ：原子価
９．６５×１０^4（Ｃ／ｍｏｌ）：ファラデー定数
Ｑ：電解液を通過する電気量（Ｃ）
ｍ／ｎ：化学当量
（２）本題の計算
食塩電解で水酸化ナトリウムを精製する反応式は、次式で示される。
２ＮａＣｌ＋２Ｈ２Ｏ→２ＮａＯＨ＋Ｈ２＋Ｃｌ２ …１
（ａ）
１式から水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）は１価であり、その原子量ｍは、
ｍ＝２３＋１６＋１＝４０（ｇ／ｍｏｌ）
したがって、水酸化ナトリウム１（ｔ）を精製するのに必要な理論電気量Ｑ１（Ｃ）は、ファラデーの法則から
Ｑ１＝９．６５×１０^4×（ｎ／ｍ）×Ｗ
＝９．６５×１０^4×１／４０×１０^6
＝２．４１２５×１０^9≒２．４×１０^9（Ｃ）
となる。
（ｂ）
題意から、水酸化ナトリウム１（ｔ）を精製するのに必要な直流電力が２５００（ｋＷｈ）であるから、使用電力量Ｗ（Ｗｓ）は、
Ｗ＝２５００×１０^3×３６００＝９×１０^9（Ｗｓ）
また、このときの電解槽の平均電圧Ｖ＝３．１５（Ｖ）であるから、使用電気量Ｑ２（Ｃ）は、
Ｑ２＝Ｗ／Ｖ＝９×１０^9／３．１５
＝２．８５７１×１０^9（Ｃ）
となる。
（ｃ）
この電解槽の電流高率η（％）は、
η＝理論電気量Ｑ１／実際必要な電気量Ｑ２
＝２．４１２５／２．８５７１
＝０．８４４
≒８４（％）
となる。
以上です。
|