한 수저는 금으로 도금하고, 다른 수저는 구리로 도금하고자 한다. 만약… | [화학분석기사 필기] 19년 2회차 기출문제 상세 페이지

한 수저는 금으로 도금하고, 다른 수저는 구리로 도금하고자 한다. 만약 발전기에서 나오는 일정한 전류를 두 수저를 도금하는데 사용하였다면, 어느 수저에 먼저 1g이 도금되고 그 이유는 무엇인가? (단, 금의 원자량은 197, 구리의 원자량은 63.5이며, 반쪽 환원 반응식은 다음과 같다.)
$\mathrm{Au^{3+}(aq)} + 3\mathrm{e^-} \rightarrow \mathrm{Au(s)} \quad E^\circ = 1.50 \\ \mathrm{Cu^{2+}(aq)} + 2\mathrm{e^-} \rightarrow \mathrm{Cu(s)} \quad E^\circ = 0.34$

금 수저-금의 원자량이 더 크기 때문이다.

금 수저-금이 더 많은 전자로 환원되기 때문이다.

구리 수저-구리가 기전력으로 더 낮기 때문이다.

구리 수저-구리가 더 적은 전자로 환원되기 때문이다.

금 수저에 먼저 1g이 도금되는데, 이는 금의 원자량이 더 크기 때문이다.
패러데이 법칙에 따라 1g 석출에 필요한 전하량은 (원자량/전자수)×F/(도금될 질량)에 비례한다.
금은 $Au^{3+}+3e^- \to Au$이므로 1g당 필요 전자몰수는 $1/197 \times 3$, 구리는 $Cu^{2+}+2e^- \to Cu$이므로 1g당 필요 전자몰수는 $1/63.5 \times 2$이다.
계산하면 금은 약 0.01523, 구리는 약 0.0315로, 같은 전류(같은 전자 공급 속도)에서 금이 1g 도금에 필요한 전자량이 더 적어 먼저 1g에 도달한다. 이는 결국 원자량이 커서 같은 전자수로 더 많은 질량이 석출되기 때문이다.