大学入学共通テスト（理科） 過去問
令和7年度（2025年度）追・再試験
問121 (化学（第5問） 問6)

食塩の製造過程で広く用いられているイオン交換膜法による海水の濃縮装置の模式図を図2に示す。陰イオン交換膜、陽イオン交換膜はそれぞれ陰イオン、陽イオンを選択的に透過させる膜である。これらを交互に配列して仕切った電解槽に海水を満たし、両端に直流電圧をかけると、陽極で塩化物イオンCl⁻が酸化により減少、陰極で水H₂Oの還元により水酸化物イオンOH⁻が増加し、この両極間の電荷の偏りを打ち消すようにイオンが移動する。このときイオン交換膜の性質によってイオンが減少する希釈室1・希釈室2と、イオンが増加する濃縮室に分かれ、濃縮室から塩化ナトリウムNaClが濃縮された海水を得ることができる。イオン交換膜法による海水の濃縮に関する後の問いに答えよ。

b　　体積がそれぞれV（L）である希釈室1，濃縮室、希釈室2を、モル濃度がx（mol／L）であるNaCl水溶液で満たす。電流を流して濃縮室のNaClの物質量を希釈室1のNaClの物質量の2倍にするのに必要な電気量はいくらか。このときの電気量Q（C）を表す式として最も適当なものを、後の選択肢のうちから一つ選べ。ただし、NaCl水溶液中のNa^＋、Cl⁻以外のイオン、および溶液の体積変化は無視できるものとし、ファラデー定数をF（C／mol）とする。