電気化学3【電験3種 機械】ニッケルめっきの原理（電着）の穴埋め問題！平成25年度 A問題12 完全解説

今回は平成25年度 機械科目 A問題12を解説します。金属塩の溶液を電気分解して純度の高い金属を析出させる電着（ニッケルめっき）の原理に関する空所補充問題です。

めっきを施す金属板を陰極、ニッケル板を陽極にして通電すると、硫酸ニッケルが電離して生じたニッケルイオン（正イオン）が陰極で電子を受け取り金属ニッケルとして析出する、という電極の役割とイオンの動きの整理がポイントです。

平成25年度 機械科目 A問題12：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【電気化学】 平成25年度 A問題12

　次の文章は，電気めっきに関する記述である。

　金属塩の溶液を電気分解すると（ア）に純度の高い金属が析出する。この現象を電着と呼び，めっきなどに利用されている。ニッケルめっきでは硫酸ニッケルの溶液にニッケル板（（イ））とめっきを施す金属板（（ア））とを入れて通電する。硫酸ニッケルの溶液は，ニッケルイオン（（ウ））と硫酸イオン（（エ））とに電離し，ニッケルイオンがめっきを施す金属板表面で電子を（オ）金属ニッケルとなり，金属板表面に析出する。めっきは金属製品の装飾のほか，金属材料の耐食性や耐摩耗性を高める目的で利用されている。

　上記の記述中の空白箇所(ア)，(イ)，(ウ)，(エ)及び(オ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	（ア）	（イ）	（ウ）	（エ）	（オ）
(1)	陽極	陰極	負イオン	正イオン	放出して
(2)	陰極	陽極	正イオン	負イオン	受け取って
(3)	陽極	陰極	正イオン	負イオン	受け取って
(4)	陰極	陽極	負イオン	正イオン	受け取って
(5)	陽極	陰極	正イオン	負イオン	放出して

出題のポイント：ニッケルめっきの電極と析出

ニッケルめっきでは、供給源のニッケル板を電源の＋側（陽極）、めっきを施す金属板を－側（陰極）に接続します。Ni²⁺は陰極で電子を受け取り、金属Niとして表面に析出します。

ポイント解説：電離・陽極溶解・陰極析出の流れ

電気めっきは、めっきを施したい金属板を陰極に、めっき材料となる金属を陽極として電解液中に電流を流すことで行います。陽極の金属はイオンとなって電解液中に溶け出し、そのイオンが陰極表面で電子を受け取って金属に戻り析出します。

ニッケルめっきでは硫酸ニッケル（NiSO₄）水溶液を電解液に用います。NiSO₄はNi²⁺（正イオン）とSO₄²⁻（負イオン）に電離し、Ni²⁺が陰極で電子を受け取ってNiとして析出します。

問題の解説：電極とイオンの5空欄を埋める

STEP1　（ア）（イ）電極の役割を特定する

電気めっきは、めっきを施す金属を陰極に、めっきの材料となる金属を陽極として電流を流します。本文では「ニッケル板（イ）」と「めっきを施す金属板（ア）」の順で登場するので、（ア）＝陰極、（イ）＝陽極です。

STEP2　（ウ）（エ）電離したイオンの種類を特定する

NiSO₄ → Ni²⁺ + SO₄²⁻という電離式より、ニッケルイオン（Ni²⁺）は正イオン（ウ）、硫酸イオン（SO₄²⁻）は負イオン（エ）です。

STEP3　（オ）析出時の電子の授受を特定する

陽極（ニッケル板）は電子を2個失ってNi²⁺となって電解液中へ溶け出し、そのNi²⁺が陰極（めっきを施す金属板）に到達して電子を受け取って（オ）金属ニッケル（Ni）に戻り、析出します。

以上より（ア）陰極（イ）陽極（ウ）正イオン（エ）負イオン（オ）受け取っての組合せである(2)が正解です。

答え：(2)

まとめ

(ア)	陰極
(イ)	陽極
(ウ)	正イオン
(エ)	負イオン
(オ)	受け取って
答え	(2)

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