2020年5月28日 / 最終更新日時 : 2023年2月24日 iisemi 高校化学

一問一答『高校化学／無機／銅の精錬』

2020年　月　日　無機1244～12

　銅は(　1　)として産出することが多く、銅鉱石としては(　2　)が代表的なものである。(2)を(　3　)や(　4　)とともに、高温の炉で加熱すると、(　5　)が得られる。(5)を転炉内で酸素を吹き込みながら加熱すると、微量の不純物を含む(　6　)が得られる。

(1)　硫化物　　(2)　黄銅鉱CuFeS₂　　(3)　石灰石CaCO₃　　(4)　珪砂SiO₂　　(5)　硫化銅（Ⅰ）Cu₂S　　(6)　粗銅

　電線に使われる銅線には、送電ロスを少なくするために電気抵抗が小さい(　1　)が使用される。この(1)は(　2　)を原料として(　3　)により得られる。これも、金属の(　4　)の差を利用したものである。硫酸銅（Ⅱ）水溶液中で、(2)を(　5　)極に、(1)をもう一方の極として直流電圧を加えると、(2)中に含まれる銅は銅（Ⅱ）イオンとなって溶液中に溶け出し、溶液中の銅（Ⅱ）イオンは(1)表面に析出する。また、(2)に含まれていた(4)の大きな金属元素の単体は(　6　)されて溶液中に溶け出すが析出できない。一方、(2)に含まれていた(4)の小さな金属は、溶液中に溶けることができず、泥状物質として沈殿する。この沈殿を(　7　)という。

(1)　純銅　　(2)　粗銅　　(3)　電解精錬　　(4)　イオン化傾向　　(5)　陽　　(6)　酸化　　(7)　陽極泥

　粗銅を(　1　)極、純銅をもう一方の極として、硫酸酸性の(　2　)水溶液を0.3V程度の電圧で電気分解する。この時、粗銅に含まれる不純物として、亜鉛、銀、鉄、金を考えると、(　3　)と(　4　)（順不同）が(　5　)イオンとなって水溶液中に溶解する。一方、(　6　)と(　7　)（順不同）はイオンにならずにそのまま粗銅電極の下に沈殿する。溶液中に溶けている(5)イオンの中で銅（Ⅱ）イオンが最も(　8　)されやすく、(　9　)極に純度の高い銅が析出する。

(1)　陽　　(2)　硫酸銅（Ⅱ）　　(3)　亜鉛Zn　　(4)　鉄Fe　　(5)　陽　　(6)　銀Ag　　(7)　金Au　　(8)　還元　　(9)　陰

　銅の電解精錬は粗銅版を(　1　)極、純銅版を(　2　)極として、それらの電極を(　3　)で酸性にした硫酸銅（Ⅱ）水溶液中に浸して行う。（　4　）極の銅は陽イオンとなって溶けだし、（　5　）極に純粋な銅が析出する。粗銅中に含まれる（　6　）など（　7　）の小さい金属やイオンにならない物質は粗銅版の下に沈殿する。銅よりも(7)の大きい(　8　)などの不純物は銅とともに(　9　)されて陽イオンになり、析出しないで水溶液中に残る。

(1) 陽　　(2) 陰　　(3)　硫酸　　(4)　陽　　(5)　陰　　(6)　金Au　銀Ag　　(7)　イオン化傾向　　(8)　鉄Fe　ニッケルNi　亜鉛Zn　　(9)酸化

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