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1[화학분석기사 필기] 15년 2회차

황산구리 수용액을 전기분해하면 음극에서는 구리가 석출되고, 양극에서는 산소가 발생한다. 0.5A의 전류로 1시간 동안 전기분해했을 때, 양극에서 발생하는 산소의 부피(mL)는 표준상태에서 약 얼마인가? (단, 두 전극의 반쪽반응은 다음과 같다.)
 $\mathrm{Cu^{2+}} + 2\mathrm{e} \rightarrow \mathrm{Cu(s)} \\ 2\mathrm{H_{2}O} \rightarrow 4\mathrm{e} + \mathrm{O_{2}(g)} + 4\mathrm{H^{+}}$

해설

전기분해로 흘린 전하량은  $Q = 0.5\,\mathrm{A} \times 3600\,\mathrm{s} = 1800\,\mathrm{C}$ 이며, 전자의 몰수는  $\dfrac{1800}{96485} \approx 0.01866\,\mathrm{mol}$ 이다.
양극 반응  $2\mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{O_2(g)} + 4\mathrm{H^+} + 4\mathrm{e^-}$ 에서 O₂는 전자 4몰당 1몰씩 생성되므로 O₂의 몰수는  $\dfrac{0.01866}{4} \approx 4.66\times10^{-3}\,\mathrm{mol}$ 이다.
표준상태 부피로 환산하면  $4.66\times10^{-3} \times 22400\,\mathrm{mL/mol} \approx 104\,\mathrm{mL}$ 가 된다.

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