水溶液とイオン

化学変化とイオン
・「イオン」って何だろう？
・・・・アルカリイオン飲料
・・・・マイナスイオンで健康に
・「化学変化」とはどういう関係？
・一章：水溶液とイオン
・二章：化学変化と電池
・三章：酸、アルカリとイオン
電気パンを作ろう
水は電流を流すか？

水の電気分解
？
水 → 水素
＋
 ？２H２O → ？２H２
？
酸素
＋？ O２

HO
H O
H
H
H
O
O

実験する前に水に何を加えた？

水酸化ナトリウム
なぜ？

H
H
H





＜実験１＞水溶液と電流
＜目的＞いろいろな水溶液に
電流が流れるか調べる
＜方法＞水道水，天然水、食塩水、砂糖水、ポン
ジュース、エタノール、ソーダ（炭酸水），ポカリ
などを用意する
どれに電流が流れるか予想する。
電源装置（３V）、電極、豆電球、電流計を直列に
水溶液水道水天然水食塩水
砂糖水
つなぎ回路を作り、流れる電流を測定する。
電流
５ｍＡ
流れる
少し流れる
流れる
水道水，天然水、食塩水、砂糖水、ソーダ(
少し流れる
流れる
炭酸水）、エタノール、果汁，ポカリ
流れる
電流が流れるものと流れない物があった。
流れるものは電極に変化が見られたもの
があった。(食塩水→黄色になった）
なぜ、電流が流れたり、流れなかったりす
るのだろう？
なぜ電極が変化するのだろうか？
塩化銅（ＣｕＣｌ２）水溶液について詳しく調
べてみよう
水溶液に電流が流れるときどんな変
化が起こったのだろう










＜目的＞
塩化銅（ＣｕＣｌ２）水溶液に電流を流したときの変
化を調べ、発生した物質を推測する。
＜方法＞
塩化銅５ｇに水４５ｇを加え、１０％の塩化銅水
溶液５０ｇを作る
炭素棒の電極を入れ、５Ｖで電流を流す
陰極（－）、陽極（＋）での変化を観察する
物質が炭素棒に付着したら、
ろ紙にとり、こする
気体が発生したら、においを
かいでみる。
実験結果から考えよう




①観察した＋極、－極、その
他の変化
②それはどんな物質？
③なぜそのような物質が出
るの？
④電流が流れる水溶液はど
うなっているの？

・・・以上のことを、ビーカーの原
子・分子のモデルで説明してみよ
う

＜ヒント＞塩化銅：ＣｕＣｌ２
電源装置
+
－
－
＋
Ｃｌ
ＣｕＣｌ
塩化銅水溶液の変化









陰極（－）の変化
赤色の物質、こすると光沢、十円玉のにおい
・・・・・・銅（Ｃｕ）
陽極（＋）の変化
気体が発生、プールのにおい
・・・・・・塩素（Ｃｌ２）
ＣｕＣｌ２ → Ｃｕ＋Ｃｌ２
塩酸（ＨＣｌ）に電流を流した時発生したのは何？
２ＨＣｌ → Ｈ２＋Ｃｌ２
なぜそのような変化が起きるの？







なぜ銅は陰極（－）に集まるの？
＋の電気を帯びているから
－
→銅イオン（Ｃｕ２＋）＋
Ｃｌ－
陽極（＋）に集まった塩素は？
ＣｕＣｌ
Ｃｌ－
ーの電気を帯びている
ＣｌＣｕ
→塩化物イオン（Ｃｌ－）
塩化銅水溶液：ＣｕＣｌ２ →Ｃｕ２＋＋２Ｃｌ－
２＋
ＣｌＣｕＣｌ
Ｃｕ２＋
Ｃｌ－
Ｃｌ－
なぜ原子が電気を持つの？

＜原子の成り立ち＞

原子は原子核（＋の電気）と、電子（－の電気）
からできている。
物質によってその数は決まっている。水素（Ｈ）：
１個、ヘリウム（Ｈｅ）：２個、炭素（Ｃ）：６個
原子核（＋）と電子（－）のもつ電気の量は同じ・
・・・・原子は全体として中性
＋６ー６＝０
ところが、原子が電子を余分にもつと
＋６－７＝－１
－（マイナス）の電気を持つ・・・陰イオン
逆に原子が電子を失うと・・・・・・・
＋６－５＝＋１
＋（プラス）の電気を持つ・・・陽イオン









－
上に
少し小さく
イオンのでき方

ナトリウム原子 Na
Na →
Na＋


Mg →
塩素原子
＋
Cl
Cl ＋
Mg２＋
e－
＋
＋
－
Mg ＋
－
Mg

＋
－
Na＋
Na

＋
Na
＋
＋
Cl
－
e－ →
Cl
Cl－
２ e－
電子配置でみるイオンの成り立ち

ＮａＣｌ→Ｎａ＋＋Ｃｌ－

・・・なぜナトリウムは＋イオン
、塩素はーイオンになるの？
電子殻・・・・電子の入る位置（
軌道）が決まっている
内側から２個、８個、８個・・・・
Ｎａは原子番号１１番
・・１個電子を離すと安定 Na+
Ｃｌは原子番号１７番
・・１個電子を離すと安定 Cl－






周期表
＋イオン
になる
２＋イオン
になる
イオン
－イオン
になるにならない
金属は
＋イオン
になる
２つ以上の原子からできるイオン
－
＋








アンモニウムイオン
H N H
ＮＨ４＋
H H
水酸化物イオン
－
－
ＯＨ
－
O
硫酸イオン
O S O
ＳＯ４２－
O
炭酸イオン
ＣＯ３２－
－
O
H
－
O
C
O
O
－
電離とイオン式













電子：ｅ－
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
（マイナスの電気）
原子が電子を失ったもの
＋
－
＋＋
Ｈ
Ｃｕ
＋
２＋
・・・陽イオンＨ、Ｃｕ
Ｃｕ → ２e－＋Ｃｕ２＋
原子が電子を余分に持ったもの
Ｃｌ
・・・陰イオンＣｌ－、ＯＨ－
Ｃｌ＋ e－ → Ｃｌ－
水に解けると陽イオンと陰イオンに分かれる（電離する）物質
Ｈ＋Ｃｌ－
塩酸：ＨＣｌ → Ｈ＋＋Ｃｌ－
食塩：ＮａＣｌ → Ｎａ＋＋Ｃｌ－
＋＋
－
２＋
－
ＣｕＣｌ－
Ｃｌ
塩化銅：ＣｕＣｌ２ →Ｃｕ
＋２Ｃｌ
イオンができる物質・・電流を流す・・・・・・電解質
イオンができない物質（電流が流れない）
・・・・・・・・非電解質
電離式を書こう
＜電気分解を式で表そう＞
 塩化銅：ＣｕＣｌ２
→
＋
 塩酸：２ＨＣｌ
→
＋
 物質が陽イオンと陰イオンに分かれる式（電離式）を書こう
 塩酸（塩化水素）：
→
＋
 食塩（塩化ナトリウム）：
→
＋
 塩化銅：
→
＋
 ＜塩化銅の電気分解で陽極、陰極での変化を式で表そう＞
 ＜陽極＋＞
２Ｃｌ－ →
＋
（電子は e－）
 ＜陰極－＞Ｃｕ２＋＋
→
 ＜亜鉛と銅でできる電池の陽極、陰極での変化を式で表そう＞
 ＜陰極－＞
Ｚｎ →
＋
（電子は e－）
 ＜陽極＋＞２Ｈ＋＋
→

水素＋酸素 → 水（燃料電池）を化学式で表そう


＋
→
なぜ電気で分解できるの？電源装置
+
－









電流が流れる水溶液の中はど
うなっているの？
なぜ＋極から塩素、－極には銅
がでてきたの？
水溶液の中を原子分子のモデ
ルで説明してみよう
＜ヒント＞
塩化銅：ＣｕＣｌ２
電流とは：電子の流れ
電子とは：―の電気をもつ
電流は＋極→−極
電子は−極→＋極
－
＋
Ｃｌ
ＣｕＣｌ
なぜ電気で分解
できるの？



電流が流れる水
溶液の中はどうな
っているの？
なぜ＋極から塩素
、－極には銅がで
てきたの？
水溶液の中を原
子分子のモデルで
説明してみよう
電源装置
+
－
－
＋
Ｃｌ
Ｃｕ
Ｃｌ
（
）班
なぜ電流が流れるの？







電流とは何？
＜電子の流れ＞
電子は一から＋へ
＜ヒント＞
＋極からは銅
－極からは塩素
液の色が薄くなった
－
－
＋極
－極
－
Ｃｌ
＋
Ｃｕ＋
－
Ｃｌ
電子：ｅ－
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
（マイナスの電気）
水溶液の中で起こっていること







＜陽極（＋極）で起こる変化＞
２個の塩化物イオンが電子を離して塩素分子
になる
２Ｃｌ－→２ｅー＋Ｃｌ２
この電子が陰極（ー極）へ動く
＜陰極での変化＞
２個の電子を銅イオンがもらって銅が出る
Ｃｕ２＋＋２ｅー→ Ｃｕ
イオンの発見






イオンがあるから電流が流れるの？
＜水がｲｵﾝを作る＞
・・・・アレニウス
電流を流すからイオンが生じるの？
＜電気がｲｵﾝを作る＞
＋
－
・・・・ファラデー
Ｃｌ－
Ｃｕ２＋Ｃｌ－
原子は何からできているの？






原子は電子と原子核できている
原子核は陽子と中性子からできている
陽子は何から
クオーク（素粒子）
クオークには６種類ある
トップ、ボトム、・・・・・・
化学変化と電池






銅板とアルミ板
食塩水をつけたろ紙
人間が手でつなぐ
銅
アルミ
食塩水
食塩水
オルゴールが鳴る？
電地ができる？
２種類の金属を食塩水（電
解質）でつなぐと電池ができ
る！
電池を作ろう












＜目的＞
①薄い塩酸の水溶液に２種類の金属を
入れると電圧が生じることを確かめる。
②２種類の金属と圧の大きさの関係を調べる。
＜方法＞
銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）、マグネシウム（Ｍｇ）の中から２
つの金属を選ぶ
選んだ金属を、塩酸に入れて得られる電圧を測定する。（モー
ターや電子オルゴールをつないでもよい）
金属の種類を替えて繰り返す。
＜考察＞
どういう金属の組み合わせが高い電圧が得られる？
どういう金属が＋（－）極になりやすい？
なぜ電流ができるか考える
結果一覧
電極①
＋－
電極②
＋－
ＣｕＣｕ
＋
ＦｅＺｎ
－
電圧
0.6V
オルゴール
鳴っ
た
モーター
回ら
ない
Ｃｕ
Ｆｅ
Ｆｅ
Ｚｎ
Ｍｇ
Ｚｎ
ＭｇＭｇ
＜実験結果＞
電極①
電極②
ＣｕＣｕ
＋
＋
ＦｅＺｎ
Ｃｕ
＋Ｆｅ
＋
ＭｇＺｎ
電圧
0.7
1.5
0.8
0.6
Ｆｅ
＋
Ｚｎ
＋
ＭｇＭｇ
1.4
0.9
オルゴール
モーター
問い：＋になりやすい順は？
Cu>Fe>Zn>Mg
問い：電圧が一番大きいのは？CuとMg・・・・＋,－になりやすさと関係
－極になりやすい
金属にはイオンになりやすさに違いが
ある・・・・・イオン化傾向
 Ｍｇ＞Ａｌ＞Ｚｎ＞Ｆｅ＞Ｐｂ＞Ｃｕ
 イオンになりやすい方が
 電子を放出して
 Ｚｎ＋→２e－＋Ｚｎ２＋
 －極になる




木炭電池
電極「アルミニウム（Al）」と「木炭（C)」
電解質食塩水（ Nacl → Na＋＋ Cｌ－）
Al → ２e－＋ Al２＋
Aｌが－極になる
木炭
C
アルミニウム
Al
－
食塩水
NaCl→
Na＋ Cl－
なぜ電池ができるの？










電流とは何？
＜電子の流れ＞
電子は一から＋へ
電子はどこから
きてどこにいく？
＜ヒント＞
気体が＋極から発生
この気体は何？
水素（Ｈ２）
－極

種類の違う金属を電解質につけると電流が生じる
どうして？（銅と亜鉛で説明してみよう）
Zn
Cu
Ｚｎ
Ｃｕ
＋
Ｈ
－
Ｃｌ
なぜ電池ができるの？










電流とは何？
＜電子の流れ＞
電子は一から＋へ
電子はどこから
きてどこにいく？
＜ヒント＞
気体が＋極から発生
この気体は何？
水素（Ｈ２）
－極

種類の違う金属を電解質につけると電流が生じる
どうして？（銅と亜鉛で説明してみよう）
－
Zn
Cu
Ｚｎ
Ｃｕ
＋
Ｈ
－
Ｃｌ
亜鉛＋塩酸→水素
の理由
Zn
－
－
Ｚｎ
＋
Ｈ
＋＋
＋
Ｈ
起こっ
ている
こと
Zn
Cu
－
－
Ｚｎ
＋
Ｈ
＋＋
＋
Ｈ
電子：ｅ－
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
（マイナスの電気）
電池の中で起こっていること







＜陰極（ー極）で起こる変化＞
亜鉛が塩酸に溶けてイオンになる
Ｚｎ→２ｅー＋Ｚｎ２＋
この電子が陽極（＋極）へ動く
＜陽極での変化＞
電子を水素イオン（Ｈ＋）がもらって水素が発生
２Ｈ＋＋２ｅー→ Ｈ２
身の周りの電池

電池でなぜ電気ができるの？

乾電池のしくみ
マンガン電池、アルカリ電池、リチウム電池、
水銀電池・・
・・・・１次電池（充電できない）
２種類の金属と、電解質は
＋極：炭素棒（二酸化マンガンが作用）
－極：亜鉛
電解質：塩化亜鉛水溶液を
二酸化マンガンでねった粉末







鉛蓄電池（バッテリー）








蓄電池（バッテリー）
・・・・二次電池（充電できる）
＋極：酸化鉛
－極：鉛
電解質：うすい硫酸（H2SO4)
＜その他の二次電池＞
ニッケル水素電池・・・充電できる乾
電池（エネループ、エボルタ）
リチウムイオン電池・・・携帯、パソコ
ン、デジカメ
電池の種類と特徴
燃料電池とは



水素＋酸素→水
↓電気エネルギー
２Ｈ２＋Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ
Ｈ
＋

Ｈ



Ｈ
Ｈ
O
O
→
Ｈ
できるものが水だけ
環境にやさしい
電気自動車
Ｈ
O
O
Ｈ
Ｈ
燃料電池
木炭電極と食塩水
 さいしょに充電する
 水の電気分解で水素
と酸素が木炭の間にたま
る

電池の歴史







ガルバノ電池（動物電気）
・・ほんとにカエルが発電？
ボルタの電池
・・発生した水素がじゃま
ダニエル電池
・・電解質の液体がじゃま
ガスナーの乾電池
食塩水電池・人間電池




塩水とスプーン・アルミホイルで簡単な電池
を作り、音楽を鳴らしてみよう。
アルミホイルを短冊にして、スプーンと反対
側にコップの内側にセロテープで固定しま
す。
スプーンとアルミをリード線でつなぎ、端の
スプーンと電子メロディーの赤い線、端のア
ルミと電子メロディーの黒い線をつなぎ、食
塩水をコップに入れます。
スプーンと、アルミホイルをコップからはず
し、左手にアルミ、右手にスプーンを持ちま
す。（このとき、てをぬらしておく方がいいで
す。）何人かが輪になってから、隣同士をリ
ード線でつなぎます。

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