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アルミニウムの工業的製法である融解塩電解。 普通の電気分解と何が違うのかが曖昧な受験生の方も多いですよね。 アルミニウムの融解塩電解は丸暗記では入試問題には対応できず、原理をしっかりと理解しておく必要があります。 今回はアルミニウムの工業的製法である融解塩電解の原理と、普通の電気分解の違いについて徹底解説していきたいと思います。 論述問題で聞かれがちなところでもありますので、確実に理解しておきましょう。 ☆ アルミニウムの工業的製法 ☆ ステップ① ボーキサイトから不純物を取り除いて、純粋なアルミナを得る ☆ ステップ② 溶解塩電解 ・そもそも溶解塩電解とは ・アルミニウムの溶解塩電解の基本的…
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【高校化学】アルミニウムの工業的製法である融解塩電解（溶融塩電解）の原理をわかりやすく解説！普通の電気分解と違うの？
アルミニウムの工業的製法である融解塩電解。 普通の電気分解と何が違うのかが曖昧な受験生の方も多いですよね。 アルミニウムの融解塩電解は丸暗記では入試問題には対応できず、原理をしっかりと理解しておく必要があります。 今回はアルミニウムの工業的製法である融解塩電解の原理と、普通の電気分解の違いについて徹底解説していきたいと思います。 論述問題で聞かれがちなところでもありますので、確実に理解しておきましょう。 ☆ アルミニウムの工業的製法 ☆ ステップ① ボーキサイトから不純物を取り除いて、純粋なアルミナを得る ☆ ステップ② 溶解塩電解 ・そもそも溶解塩電解とは ・アルミニウムの溶解塩電解の基本的…
アルミニウムの工業的製法 で ある融解塩電解 。
アルミニウムの融解塩電解は丸暗記では入試問題には対応できず、原理をしっかりと理解しておく必要があります。
今回は アルミニウムの工業的製法である融解塩電解の原理と、普通の電気分解の違いについて徹底解説していきたいと思います 。
- ☆ アルミニウムの工業的製法
- ☆ ステップ① ボーキサイトから不純物を取り除いて、純粋なアルミナを得る
- ☆ ステップ② 溶解塩電解
- ・そもそも溶解塩電解とは
- ・アルミニウムの溶解塩電解の基本的な装置
- ・アルミニウムの溶解塩電解の原理
アルミニウムは自然界において、 ボーキサイト という鉱山中に多く含まれている物質として存在しています。
ボーキサイトというのは 主成分が酸化アルミニウムAl2O3、不純物としてFe2O3が含まれている物質 となっています。
① ボーキサイトから不純物Fe2O3を取り除いて、純粋なAl2O3（これをアルミナといいます。）を得る
② アルミナを溶解塩電解して、純粋なアルミニウムを得る（これがメイン！）
☆ ステップ① ボーキサイトから不純物を取り除いて、純粋なアルミナを得るボーキサイトからアルミナをとる方法のことを バイヤー法 といいます。
アルミニウムだけを溶かして、ろ過！ …（1）
溶けているアルミニウムを、固体（アルミナAl2O3）に戻す！ …（2）
（1）アルミニウムだけを溶かす方法
ここで思い出してほしいのは、アルミニウムは両性元素だということ。
両性元素の単体あるいは酸化物は、酸にも塩基にも溶けるという性質を持っています 。
なので、強塩基である水酸化ナトリウムNaOHをボーキサイトに入れれば、
メインのアルミニウムは溶けて、不純物（Fe2O3）は溶けません。
ろ液にあるアルミニウムだけを不純物と分離することができます 。
（2）融解塩電解をするために固体に戻す
ろ液を水で薄めると、ろ液中にあったアルミニウムの錯イオンは、水酸化アルミニウムになります 。
水で薄めると水酸化物イオンの濃度が下がります。
すると、ルシャトリエの法則で水酸化物イオンの濃度が増える方向へと反応が進むので、水酸化アルミニウムが生成するのですね。
加熱して上記の反応を起こし、純粋な アルミナ Al2O3を生成します。
☆ ステップ② 溶解塩電解 ・そもそも溶解塩電解とは溶解塩電解は電解液に水がない状態で電気分解する方法 であり、
イオン化傾向が水素より小さい金属の単体を生成するときに使います 。
電解液に水がないのです 。
電解液は金属などの固体を溶かして液体にしたものを用います。
・アルミニウムの溶解塩電解の基本的な装置電極：陽極陰極どちらも炭素、 電解液：アルミナと氷晶石を溶かしたもの
ちなみに 氷晶石の役割はとても大切 です。入試問題に何度論述で出題されたことでしょうか、笑
つまり、この場合はアルミナを溶かさないといけません。
アルミナの融点は2000度でめっちゃ高い です。これを溶かすのってとても大変。
ここで出てくるのが 氷晶石 で、 凝固点降下剤 として使用します。
こうなります。氷晶石1分子から9分子分のイオンが発生するのです。
凝固点降下は溶媒に対する溶質粒子の数が多いほど、大きくなる のでしたね。
・アルミニウムの溶解塩電解の原理(陽極）
① 電極をみる
② 電解液をみる
→ 水もない ！
いつも通り手順に従って、陽極のイオン反応式を作ろうとしましたが、 溶解塩電解では水がないので酸素が発生できません 。
なので、 最終手段として安定な炭素電極が二酸化炭素となって溶け出すような反応 が起きます。
水がないからこそ起きる特殊な反応ですね。
（陰極）
① 電解液をみる
→ 水もない ！
陽極と同じように、ルールに従ってイオン反応式を作りましたが、こちらも水が存在しません。
なので、水素が発生できない。では、どういう反応が起きるのかというと
最終手段として、 電解液中のアルミニウムイオンが電子を受け取って、アルミニウムの単体になります 。
普通の電気分解では水があるので、イオン化傾向が水素より小さい元素は単体として析出できません 。
溶解塩電解で水をなくすことによって、普段は析出することのないイオン化傾向が水素より小さい元素の析出を可能にするのです。
普段は析出することない金属単体を生成することができるので、溶解塩電解はイオン化傾向が小さいナトリウムの生成にも使われています。
☆ まとめ溶解塩電解は普通の電気分解では生成しない、イオン化傾向が小さな金属の単体を析出するのに適した方法である。
アルミナの融点を下げるため、アルミナの凝固点降下を促進するため