水・清の理科コーナー・・・・中３「化学変化とイオン」 　トップへ戻る

「理科がよく分からない」「もっと理解を深めたい」「・・・」と思っている人。応援します。
「化学変化とイオン」について学習を深めよう。「水溶液」の中で起こっていること。目には見えませんが、考えていきましょう。

水溶液に電流が流れるか？	・電解質・・・電流が流れる物質。 ・非電解質・・・電流が流れない物質。　　 ★流れるものと流れないものがあります。
水溶液をいろいろと変えて、電流が流れるか調べる。 もし流れれば豆電球が光りますね。豆電球が光って いるかどうか、分からない時は、電流計の針の動き を見ます。	水溶液の種類 電流がながれるか？ メモ 砂糖水 × 流れません エタノール × 流れません 塩化銅水溶液 ○ 気体が発生する 塩酸 ○ 気体が発生する 果物の汁 ○ 酢 ○ 雨水 ○ 少し流れる 水道の水 ○ 少し流れる

・塩化銅水溶液に電流を流したらどうなるか？	電極のまわりの変化をみる
（実験メモ） ・塩化銅水溶液は、きれいな色をしていますが、決して飲まないように。といって見せる。 ・配線の仕方を実物を使って、教えます。(以外と、実物を見てできない生徒もいますので。＋と−を間違えます) ・実験の目的と何をきちんと観察するのか「黒板に目立つように書きます。」 ・水溶液をこぼすグループもいますので、余分に塩化銅水溶液は作っておきます。→こぼしても大声でおこらない。 ・安全面には、特に注意します。（気体を深くすわない。有毒だよ。あおいでかごう。） ・実験終了後、塩化銅水溶液は、回収します。(流しに流さない。) １　課題：塩化銅水溶液に電流を流した時、電極でどんな変化がおこっているか？ ２　準備：塩化銅水溶液、電源装置、豆電球、炭素棒、導線。 ３　グループ実験	＊全てのグループで銅の析出と気体の発生が確認できます。(接続ミスしなければ、)
塩化銅です 約１０％の水溶液にして、６Ｖの電流を流す。 赤っぽい物質がつきました 塩化銅水溶液は電流を通します。 小さな泡(気体)も発生しました。 炭素棒に赤っぽい物質がつきました。 ろ紙にとって確認。 ＊注意・・・気体はあおぐようにしてかぐ。 ＊極を逆にしてみる。炭素棒についていた銅が溶け出します。しばらく気体が発生しません。	陽極・・・・気体発生。 陰極・・・・銅がつく。 ＊塩素は有毒ですので、換気をしながら実験をします。 ＊深く吸い込まないようにします。
４　結果とまとめ・・・電流がながれることで、塩化銅が分解しました。 ・陽極では、気体が発生しました。・・・・塩素 ・陰極では、赤っぽい物質がつきました。・・・銅 ＣｕＣｌ２　→　Ｃｕ　＋　Ｃｌ２ 塩化銅　→　銅　＋　塩素	＊水溶液を塩酸にしたら、 陽極・・・塩素が発生 陰極・・・水素が発生
５　追究 ・どうして、陽極に気体(塩素)が発生し、陰極に銅がついたのか？ 化合物は、水溶液の中では、＋の電気をもったものと、−の電気をもったものに分かれています。 ＋の電気をもったものは、陰極へ。−の電気をもったものは、陽極へ。引かれていきます。 塩化銅水溶液中では、Ｃｕ２＋(銅イオン)と Ｃｌ¯(塩化物イオン)に分かれています。電圧がかかったことによって、右の図のように、イオンが移動し、−(電子)も動き、電流が流れます。 その結果、陽極では、Ｃｌ原子ができ、２つくっついて　Ｃｌ２　(塩素)になり、気体が発生します。(プールを消毒するにおいですね。) 陰極では、Ｃｕ2+　が　−(電子)をもらい、Ｃｕ　(銅)がつきます。 また、水溶液中のイオンがなくなってしまうと、電流は流れませんね。 ＊水溶液を電流が流れるのは、陽イオンが陰極に、陰イオンが陽極に移動するときです。	図のモデルで考えると、理解しやすいですよ。

イオンって何？・・・・イオンを発見した人

イギリスのファラデーは、電流による物質の分解を発見し、電気分解と名付けました。 彼は、水溶液の中は、イオンというものによって電流が運ばれると考えました。 ●電解質・・・・・水に溶かしたとき、電流を流す物質・・・（例）塩化銅、塩化水素、水酸化ナトリウムなど。 ●非電解質・・・水に溶かしても、電流が流れない物質・・・(例)砂糖、アルコールなど。 ●イオン・・・・・・原子や原子のまわりが、＋や−の電気をおびたものです。 ・陽イオン・・・・・原子が電子を失って、全体として＋の電気をおびたもの。 ・陰イオン・・・・・原子が電子をもらって、全体として−の電気をおびたもの。 ●電離式・・・・・電離の様子をイオンの記号で表したもの。 ・塩化水素　　　　　ＨＣｌ　→　Ｈ+　　＋　　Ｃｌ¯ ・水酸化ナトリウム　　　　　ＮａＯＨ　　→　　Ｎａ+　　＋　　ＯＨ¯	・Ｈ+(水素イオン) ・Ｎａ+(ナトリウムイオン) ・Ｃｌ¯(塩化物イオン) ・ＯＨ¯(水酸化物イオン) 電解質の水溶液中では上図 のように陽イオンと陰イオンに 分かれています。
＊補足　 ●原子・・・・物質をどんどんわけていくと、もうそれ以上分けることができない小さな粒になります。 この粒を原子といいます。大きさは、１億分の１ｃｍぐらいですよ。 ●分子・・・・いくつかの原子があつまってできたものです。物質の性質を表す小さな粒です。	●原子記号・・・・Ｏ、Ｍｇなど。 ●化学式・・・Ｏ２、Ｈ２Ｏなど

・陽イオンと陰イオン？

水溶液で電池ができるか？

１　課題：水溶液と２種類の金属で乾電池のようなものになるだろうか？ ２　準備：銅板、亜鉛板、マグネシウムリボン、塩酸５％、電圧計。モーター、プロペラ、クリップ付き導線、電子オルゴール　　　　　 ３　グループ実験	●同じ金属を使ったら電流は流れるかな？
電子オルゴールとモーター 塩酸に銅と亜鉛を入れる モーターにつけたプロペラが回転しました。 電子オルゴールも鳴りました。 電圧計の針も動きました。	・２種類の金属を入れると。 �@電圧はどれだけ？ �A＋極、−極はどっち？ �Bモーターの回る勢いは？ �C電子オルゴールの鳴り具合は？
４　実験結果とまとめ：　電解質の水溶液に２種類の金属をいれると、電流が流れました。 ●銅、亜鉛、マグネシウムの３種類の金属で、組み合わせによって、電流(電圧)の大きさが違います。また、＋極、−極になる金属も組み合わせによって違います。 ●実験の結果は、以下のようになりましたね。 ＋極 −極 電圧(Ｖ) モーター 電子オルゴール 銅と亜鉛 銅 亜鉛 約０．８ 回った 鳴った マグネシウムと銅 銅 マグネシウム 約１．２ 勢いよく回った よく鳴った マグネシウムと亜鉛 亜鉛 マグネシウム 約０．５ ゆっくり回った 鳴った(小さな音)	実験メモ ●実験する前に金属を「紙やすり」でみがいておきます。 ●金属をずっと入れておくと、電圧が下がってきます。 ●金属がとけて、気体が発生します。 ●とけやすい金属が−極になりましたね。
５　参考：ボルタの電池・・・１８００年ごろ、イタリアのボルタは、硫酸の中に亜鉛板と銅板をたてて、つなぐと連続的に電流を生じる電池をつくりました。亜鉛が亜鉛イオンになる時、電子を亜鉛板に出します。 水素イオンは、銅板のほうへ集まります。すると、電子が亜鉛板から銅板へ動きます。つまり、電流が流れることになるのですよ。

・酸性・アルカリ性ってどんな性質？

塩酸・硫酸・水酸化ナトリウム水溶液・石灰水

指示薬

水溶液の色の変化

マグネシウムが気体を出して、とけた

発生した気体を集めて、マッチの火を近づけると

・酸性の水溶液の電離式？

●酸とは・・・水に溶かすと、Ｈ^＋(水素イオン)を生じる物質。＊くだものには、クエン酸がふくまれています。

・アルカリ性の水溶液の電離式？

●アルカリとは・・・水に溶かしたとき、ＯＨ⁻（水酸化物イオン）を生じる物質。

・酸とアルカリをまぜるとどうなるか？

1　課題：塩酸と水酸化ナトリウム水溶液を混ぜたとき、どんな変化がおこるかな？ ２　準備：塩酸(２％)と水酸化ナトリウム水溶液(２％)、ＢＴＢ溶液、こまごめピペット、 ガスバーナー、スライドガラスほか。 ３　こまごめピペットの使い方・・・・練習 ４　ＢＴＢ溶液を使う理由・実験方法の確認・・・・・・・発表
５　グループ実験 ６　結果とまとめ：塩酸１０ｃｍ３にＢＴＢ溶液を入れ、その後、水酸化ナトリウム水溶液を２ｃｍ３ずつ加えると・・・こんな結果になりました。 水酸化ナトリウム水溶液 ０ ２ ２ ２ ２ ２ ２ 塩酸 １０ 黄色 緑 青 色の変化から 酸　　　性 中性 アルカリ性 ●緑色の液をスライドガラスにとって、ガスバーナーの炎で、蒸発させると、何か白いものが残りましたね。→よく見ると、塩化ナトリウムの結晶です。 ●酸でもアルカリでもない性質→→中性 つまり、酸とアルカリをまぜていくと、別の物質ができるのですね。	・�@塩酸にＢＴＢ溶液を入れると→黄色。酸性。 ・�A水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ加えていくと、だんだん弱い酸になります。 ・�Bあるところで、緑色になりますが、結構難しく、水酸化ナトリウム水溶液を入れすぎて、青色になります。ぴったりと、緑色になった班もありました。 ・�C青色になったら、ごくわずか塩酸を入れたら、緑色になりましたね。とても微妙でしたね。
●中和：酸のＨ＋とアルカリのＯＨ−が結びついて、水Ｈ２Ｏができる反応です。　 Ｈ＋　　＋　ＯＨ−　　→　　Ｈ２Ｏ	酸性 加えたＯＨ−の量だけ中和がおこります。(水ができます。)塩酸のＨ＋は、だんだん減ります。がＨ＋がまだ液にあるので酸性。 中性 全部のＨ＋とＯＨ−がむすびつくと中性。 アルカリ性 さらに水酸化ナトリウム水溶液を加えると、ＯＨ−が増えてアルカリ性。
	●塩(えん)：酸の陰イオンとアルカリの陽イオンが結びついてできる物質です。 ＨＣｌ　＋　ＮａＯＨ　→　Ｈ２Ｏ　＋　ＮａＣｌ 注意　ＮａＣｌ：蒸発させると塩化ナトリウム。でも、水溶液中では、電離しています。 Ｎａ＋　と　Ｃｌ− ●左図は、塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を加えているモデル図です。加えたら、図のようになっています。何性でしょうか？