問題 2

犠牲陽極（カソード防食）法は、保護対象の金属により活性な金属を接触させて腐食を防ぐ方法である。(a) 海水中の鋼構造物保護実験において、25.0 gの亜鉛ブロックを鋼製装置に取り付けた。一定時間後、重量は28.0 gとなった。酸化生成物はすべてブロックに付着した

\ce{Zn(OH)2}

と仮定する（

M(\ce{Zn}) = 65.38

、

M(\ce{Zn(OH)2}) = 99.40

g mol

^{-1}

）。酸化された亜鉛の割合（%）を求めよ。(b) 平均防食電流が 25 mA の場合、この25.0 gの亜鉛ブロックが装置を保護できる最大時間（時間単位）を求めよ。(c) 浸水面積 1000 m

^2

の鋼製船体は、平均防食電流密度 2.5 mA m

^{-2}

を要する。犠牲亜鉛ブロックを用い、他過程による亜鉛損失が 10 % の場合、1年間（365日）に必要な亜鉛の質量を求めよ。

ステップ 1/3: 酸化された亜鉛の割合

\Delta m = n(\ce{Zn})_{\text{ox}} \times 2 M(\ce{OH}) = 34.02\,n \Rightarrow n = \frac{3.0\ \text{g}}{34.02\ \text{g mol}^{-1}} = 0.0882\ \text{mol};\quad \%\,\ce{Zn} = \frac{0.0882 \times 65.38}{25.0} \times 100\,\% = 23.06\,\%

分析

$\ce{Zn}$ 1 mol が $\ce{Zn(OH)2}$ になると $2 M(\ce{OH}) = 34.015$ g mol $^{-1}$ 質量が増加。3.0 g 増は 0.0882 mol、すなわち 5.766 g / 25.0 g = 23.06 %（公式解答と一致）。