サウジアラビアのアブドラ国王科学技術大学院大学(KAUST)の研究チームが、リチウム・ランタン・チタン酸化物(LLTO)から構成されるセラミックメンブレンを利用して、海水から微量リチウムイオンを分離する電気化学セルを開発した。分離プロセスを繰り返すことによって、リチウムを0. 2ppmから9000ppmに濃縮でき、最終的に99.
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2 ppm ほどと極めて低く、その一方でほかのイオンが多く含まれているため、海水からリチウムを回収することはチャレンジな課題でした。そんな中、FePO 4 やHMnO 2 、クラウンエーテルが適度なLi/Naの選択性で捕捉能を持つことが判明しており、吸着、電解、電気透析などを組み合わせて選択的にリチウムを取り出す研究が数例報告されています。しかしながら、リチウムの濃度や濃縮速度が低い、危険性が高い実験条件、部材の再生が必要などの課題が残されています。実際、NaやKは溶解性が高いため重要な問題ではなく、むしろMgやCa選択性の方が重要な要素だと筆者らは考えています。このような状況を踏まえて、本研究ではメンブレンを利用して海水を処理し Li/Mgの比率を元よりも43 000倍高く することに成功しました。 では実験方法に移ります。リチウム抽出のための電気分解セルは3つの部屋を持ち、 陰極区画 、 供給区画 、 陽極区画 と名付けられています。 セルの模式図と実験装置の写真(出典: 原著論文 ) 陰極/供給区画は、 Li 0. 33 La 0. 56 TiO 3 (LLTO) メンブレン膜 で仕切られ、陽極/供給区画は アニオン交換メンブレン膜 で仕切られています。陽極材料は、Pt–Ruで陰極にはPt–Ruでコーティングした 中空ファイバー状の銅 を使用しました。中空の材料を使用した理由は 系内に二酸化炭素ガスを吹き込めるようにする ためで、二酸化炭素を吹き込む理由は高電流下においてファラデー効率を上げることができます。リン酸は pHを4. 【高校化学】「NaOH水溶液の電気分解（陽極）」 | 映像授業のTry IT (トライイット). 5から5. 5に保つため に加えられ、これによりLLTOメンブレン膜の腐食を抑えています。以上の要素により系内に存在する化学種を考慮して電極の反応を考えると下記のようになり、陰極では水素が、陽極では塩素が発生します。 電極での反応 この研究の肝は、 リチウムイオンだけを陰極区画に通すLLTOメンブレン膜 であり、LLTO結晶格子にはリチウムのみがギリギリ通過できるような隙間があるため、この応用に使われました。具体的には合成されたLLTOナノ粒子をメンブレン膜とともに焼結させて、LLTOメンブレン膜を製作しました。 (c)(d)LLTOの格子構造とLiが通過できる隙間 (e)LLTOメンブレン膜の写真とSEM画像 (f)銅の中空ファイバー電極の写真とSEM画像(出典: 原著論文 ) 実際に濃縮を試みました。最初のステップでは 紅海 の水を供給区画に、脱イオン水を陰極区画に投入し、次以降のステップでは、 陰極区画にて濃縮された水溶液を供給/陰極区画に加えて濃縮 しました。20時間の反応時間を5ステップを行うことで0.
次のうち、アルカリ性の水溶液ではないものは? 水酸化ナトリウム水溶液 pHは中性の溶液ではいくつになる? リトマス紙の色の変化について正しいのはどれ? 酸性で赤色リトマス紙が青色に変わる 中性で青色リトマス紙が白色に変わる アルカリ性で青色リトマス紙が赤色に変わる 酸性で青色リトマス紙が赤色に変わる フェノールフタレイン溶液の色の変化について正しいのはどれ? アルカリ性で緑→赤色に変化する 酸性で無色→赤色に変化する アルカリ性で無色→赤色に変化する 酸性で青色→赤色に変化する 硫酸が電離した様子を表す式として正しいのはどれ? 水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）のプロセスセンサー：アプリケーション文書 アプリケーションノート | カタログ | アントンパール・ジャパン - Powered by イプロス. 酸性の水溶液にマグネシウムをいれると発生する気体は何? pH試験紙の色の変化として正しいのはどれ? アルカリ性で青色になる アルカリ性で赤色になる {{maxScore}}問中 {{userScore}}問正解! {{title}} {{image}} {{content}} 解説 【イオン化傾向の覚え方】 「 なあマジある?会えん鉄道 」 なあ(Na)マジ(Mg)ある(Al) 会えん(Zn)鉄(Fe)道(Cu) ※高校だともっと細かくやります。参考に載せておきます。 K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au 「 貸そうかな、まあ当てにすんなひどすぎる借金 」 貸そう(K)か(Ca)な(Na)ま(Mg)あ(Al)あ(Zn)て(Fe)に(Ni)すん(Sn)な(Pb)ひ(H)ど(Cu)す(Hg)ぎる(Ag)借(Pt)金(Au) 【電池の仕組み】 亜鉛板と銅板と塩酸で電池を作った場合 ①イオン化傾向の大きいほうの金属が電子 ( ⊖ ) を失いイオンになり溶ける (上の図だとZnが2つ電子を失い、Zn 2+ になり水溶液中に出ていく) Zn → Zn 2+ + ⊖⊖ ②①で失われた電子が導線を通って電球まで行くと電球が光る ③その後電子が銅板まで行き、水溶液中にいた2個の水素イオン(H + )が1つずつ電子( ⊖ )を受け取り、水素分子(H 2 )となって発生 2H + + ⊖⊖ → H 2 ☝電圧を大きくするには、イオン化傾向の差が大きくなるような組み合わせで2種類の金属を選べばOK!
よぉ、桜木建二だ。今回は水の電気分解について勉強していこう。 水を化学式で表すと H2O であることはみんなも知っているよな。「水は化合物だから分解できないはず…」そう気付けたやつは勘がいいぞ! 電気分解を使えば、化合物も分解することができるんだ。化学に詳しいライターAyumiと一緒に解説していくぞ。 解説/桜木建二 「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。 ライター/Ayumi 理系出身の元塾講師。わかるから面白い、面白いからもっと知りたくなるのが化学!まずは身近な例を使って楽しみながら考えさせることで、多くの生徒を志望校合格に導いた。 1. 水の化学構造を知ろう image by iStockphoto 水は水素原子2つと酸素分子1つからなる化合物 で、化学式では H 2 O で表されます。また、酸とアルカリの単元では、 水の中の一部の水分子は水素イオン H + と水酸化物イオン OH – というイオンのカタチになって存在している という話をしましたね。このことから、水分子は水中でこのように存在しているといえます。 H 2 O → H + + OH – これが水の電気分解で重要な1つめのイオン式(電離式)です。 1-1. 化学反応式がよく分からない. 水素イオンの考え方 では「そもそも水素イオン H + の + って何?」と考えたことはありませんか?ここからは少し難しい話しになるので、中学レベルで100%理解する必要はありません。「ふーん」と参考程度に聞いてくださいね。 まず、水素原子というものはプラスの電気を帯びた陽子1つとマイナスの電気を帯びた電子1つを持っています。このとき、電気の状態を見れば(+1)+(-1)で0になっているのがわかりますね。つまり、 H ±0 の状態です。 しかしその原子の状態というのは構造的に不安定で、持っている電子を失うことで安定したイオンになります。つまり、0の状態からマイナスの電気を帯びた電子が引かれるので-(-1)となりますね。つまり+1、 H + (+1の1は省略)になるというわけです。 1-2. 水酸化物イオン、酸化物イオンの考え方 では水酸化物イオン OH – についても同様に考えてみましょう。水素イオンは H + で帯びている電気の状態が+1であれば、酸素原子がイオンになったらどのように表されるでしょうか。 答えは-2です。水酸化物イオン OH – (-1)は水素イオンは H + (+1)と酸素のイオン(酸化物イオン)からできています。そこでこの差を計算すると(-1)-(+1)で-2.
中学高校理科教材 科学に関するメモなど 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 07 帰国後&新年1発目の授業は塩酸(HCl)と水酸化ナトリウム(NaOH)による中和の実験。12穴シャーレに塩酸2.5mL,水酸化ナトリウム3. 0mLをそれぞれとり,水酸化ナトリウム水溶液にフェノールフタレイン溶液を1滴のみ滴下。塩酸を少しずつ加え,ストローでかき混ぜながら観察。水溶液が無色になったところで水ライドガラスにとり乾燥。溶液はそれぞれ50mLで充分。 HCl + NaOH →の反応を予想しながら行います。 関連記事 中和と塩 塩酸と水酸化ナトリウムの中和 塩酸の電気分解 Calendar ≪ ≫ - 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Lc. ツリーカテゴリー プロフィール Author:Koichiro SAITO 公立中学校改め高校教師(理科)です。自然体験。科学的な実体験を通して,科学的に考えるとはどういうことなのか,そして科学の面白さや奥深さを実感できるような授業を目指しています。 2011. 3. 11の震災当時には校舎が沈下,解体され,プレハブ仮設校舎の生活でしたが,たくさんの方からご支援いただき,なんとか観察・実験を継続することができました。自分の実践が少しでも他の理科教育に携わる方の参考になれば幸いです。自分のメモも兼ねて,授業実践や観察・実験教材などアップしています。 なお,当サイトは観察・実験の実践を紹介するものであり,その安全を確実に保証するものではありません。授業などで実践する前には,充分な予備実験を行い,事故防止に努めて下さいますよう,よろしくお願いいたします。 Donate For Free ジオターゲティング RSS Feed Me! Copyright©2021 K's理科実験室 ~K's Science Lab~ All Rights Reserved.
というと 陽極 4OH⁻ → O₂+4e⁻+2H₂O ・・・④ 陰極 4H₂O+4e⁻→2H₂+4OH⁻ ・・・・・⑤ で4e⁻という電子の数を陽極と陰極でそろえるためである。そして④+⑤をすると 4OH⁻ +2H₂O+ 2H₂O + 4e⁻ →O₂+ 4e⁻ + 2H₂O +2H₂+ 4OH⁻ 両辺で同じものを消すと 2H₂O → 2H₂+O₂ になる。水分子2個が 2個の水素分子と1個の酸素分子になる。 これを示すために 教科書では③を2倍した形で書いてある。 化学反応式で書きなさいという問題では ③を書く。 問題の中に⑤のように係数が一部分でも書かれてある次のような問題 4H₂O+( )e⁻ → 2H₂+( )OH⁻ の( )に当てはまる数字を答えなさい。 とあれば、4と答える。 気体の体積を図から求める 最近の出題では、目盛りの上で読み取る問題よりもこのような問題が多い。 下に行くほど値が大きくなる目盛りである 1目盛りは0. 1mLよりその十分の一 0. 01mLまで、目分量で読み取る。 ここでは6. 1mLと6. 2mLの間にあり、6. 1mLの目盛りの方が近い 6. 14mLと読める。 6. 13mL、6. 15mLでも正解である。(測定誤差も正解になっている) 酸素と水素の体積比 陰極で発生した12. 29mLが水素 陽極で発生した6. 14mLが酸素」であるということが分かっていることが条件 水素:酸素=12. 29:6. 14≒2:1 簡単な整数比で 水素:酸素=2:1になる。 酸素原子と水素原子の質量比 酸素の質量が0. 008g、水素の質量が0. 001gである。 埼玉県の問題では図4が与えられていて、原子の質量比を考えさせている。 水素のと酸素の気体の質量比は1:8である。水分子1つは水素原子2個と酸素原子1個からできているので、原子1個当たりの質量比で考えると0. 5:8である。よって水素原子と酸素原子の質量比を簡単な整数比で表すと1:16となる。 これらの問題は高校レベルの問題である。(大学受験レベル) しかし、 電気分解 の実験の過程で原理を見出し、理解するというのが2022年度からの学習指導要領なので、 「次の文章を読んで、最も適するものを次の中から選びなさい」 という問題では出る可能性が高い。
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