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| 寒天ゲルを用いた電気分解 |
１ 目的
| 電気分解を行い，陽極，陰極で起こる化学変化を観察することで，酸化還元反応について理解を深める。 |
２ 準備
| [器具] | 300mLビーカー，三脚，金網，シャーレ，ワニ口クリップ付きリード線，電池ホルダー（２個），電池（1.5Ｖ×２個），ガラス棒，ハサミ（銅板を切るもの），駒込ピペット |
| [薬品] | 寒天，硝酸カリウム，フェノールフタレイン，銅板，アンモニア水（1.0mol/L） |
３ 方法
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(1) |
ビーカーに水200mLを入れ加熱し，それに寒天を５ｇ加えて弱火で加熱し，寒天溶液をつくる。 |
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(2) |
この寒天溶液を２つに分け，一方に硝酸カリウム1.0ｇとフェノールフタレインを数滴加える。これを［溶液１]とする。また，寒天溶液のみのものを[溶液２]とする。 |
| (3) | シャーレの深さ１/３まで[溶液１]を入れ，固まりかけたところで，銅板（片方の端を1.0cm位折り曲げたもの）を２枚平行に置く。その上に，さらに[溶液２]の寒天溶液を加えて銅板を覆うようにし，しばらく放置する（写真１）。 |
| ※二層にするのは，電気分解後に，(5)の操作でアンモニア水を加えたときに，フェノールフタレインと直接反応しないようにするためと，寒天で銅板を固定するためである（下図）。 | |
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(4) |
銅板の折れ曲がった先端にそれぞれリード線を付け，約３Vの直流電流を流す（写真２）。このとき両極周辺で起こる変化を観察する（写真３）。 |
| 【陽極】 Cu → Cu２＋ ＋ ２ｅ− （酸化） 【陰極】 ２H2O ＋ ２ｅ− → ２OH− ＋ H2 （還元） |
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| (5) | 駒込ピペットを用い，アンモニア水を寒天ゲル表面に加える。このときに起こる変化を観察する（写真４）。 |
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| 写真１ | 写真２ |
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| 写真３ | 写真４ |
４ 結果・考察
| (1) | 寒天溶液に銅板を入れて電気分解を行い観察すると，イオンの拡散速度を抑えることができ，電極周辺で起こる変化を観察しやすくなる。 |
| (2) | 陽極周辺では銅板が溶け，青色に変化し，陰極周辺では赤色に変化することが観察できる（写真３）。陰極周辺を注意深く観察すると，気泡が出ていることが観察できる。また，陽極周辺にアンモニア水を加えると，錯イオン［Cu(NH3)4］２＋が生じ，深青色に変化することが観察できる。 |
５ 留意点
| (1) | 寒天溶液を作るとき，泡立てないように注意してつくる。 |
| (2) | 寒天溶液を作るとき，皮膚に付けないように注意する。粘性が大きくやけどの危険性がある。 |
| (3) | アンモニアは直接臭いをかがないようにする。 |
| (4) | 電解質として，硝酸カリウムを用いるが，他のハロゲン元素を含まない塩を用いてもよい。 |
| (5) | 寒天の代わりに，ゼラチンを用いてもよい。 |
６ 参考文献
『増訂 化学実験事典』 赤堀四郎 木村健二郎 講談社
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