銅：イオンの反応と電解精錬
着眼点\ce{Cu^2+} は青色。NaOH で青白色沈殿、アンモニア水を過剰にすると深青色の溶液。加熱すると黒の \ce{CuO}。
- 銅は塩酸・希硫酸には溶けない。硝酸・熱濃硫酸（酸化力のある酸）には溶ける。
- 空気中では表面に緑青（ろくしょう）を生じる。
- 電解精錬：粗銅を陽極、純銅を陰極、硫酸銅(II)水溶液中で電気分解。陽極では Cu と、Cu よりイオン化傾向の大きい不純物（Zn・Fe・Ni）が溶け出す。Cu より小さい Ag・Au は溶けずに陽極の下にたまる（陽極泥）。陰極には Cu だけが析出する。
| 操作 | 生成物 | 色 |
|---|---|---|
| \ce{Cu^2+} に NaOH・少量のアンモニア水 | \ce{Cu(OH)2} | 青白色沈殿 |
| ↑を加熱 | \ce{CuO} | 黒色 |
| ↑の沈殿にアンモニア水を過剰に | \ce{[Cu(NH3)4]^2+} | 深青色の溶液 |
| \ce{Cu^2+} に \ce{H2S}（酸性でも） | \ce{CuS} | 黒色沈殿 |
| 硫酸銅(II)五水和物を加熱 | \ce{CuSO4}（無水物） | 青 → 白（水で青に戻る） |
例題
1
ファラデー定数 F=9.65\times10^4\ \mathrm{C/mol}、原子量 \ce{Cu}=63.5 とする。電解精錬で陰極に銅が 6.35\ \mathrm{g} 析出した。流れた電気量は何 C か。
解答
\ce{Cu}：\dfrac{6.35}{63.5}=0.100\ \mathrm{mol}。\ce{Cu^2+ + 2e- -> Cu} より電子は 0.200\ \mathrm{mol}。
0.200\times9.65\times10^4= 1.93\times10^4\ \mathrm{C}。
（検算：1.93\times10^4\div9.65\times10^4=0.200、その半分が 0.100\ \mathrm{mol}。一致。）
0.200\times9.65\times10^4= 1.93\times10^4\ \mathrm{C}。
（検算：1.93\times10^4\div9.65\times10^4=0.200、その半分が 0.100\ \mathrm{mol}。一致。）
確認問題
1
電解精錬で陽極泥に含まれる金属を2つ。
答え
銀 Ag と金 Au（Cu よりイオン化傾向が小さい）。