これで完ぺき！理科の総まとめ（化学変化とイオン）
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水溶液とイオン
電流を通す水溶液と通さない水溶液
電解質
水に溶かしたとき、電流が流れる物質（例）塩化水素、塩化ナトリウム、塩化銅、水酸化ナトリウム
非電解質
水に溶かしたとき、電流が流れない物質（例）砂糖、エタノール
塩化銅水溶液の電気分解
塩化銅 → 銅 ＋ 塩素（陰極：銅、陽極：塩素）
CuCl₂ → Cu ＋ Cl₂
青 赤色 刺激臭、脱色作用
- 陽極→塩素が発生する。（刺激臭、脱色作用、黄緑色）
- 陰極→銅が付着する。（赤色、金属光沢）
化学式とイオン式で表す※電子をeで表すと
電離 CuCl₂ → Cu²+ ＋ 2Cl－
陽極 2Cl－ → Cl₂ ＋ 2e-（塩化物イオン → 塩素 ＋ 電子）
陰極 Cu²+ ＋ 2e- → Cu（銅イオン ＋ 電子 → 銅）
化学反応式 CuCl₂ → Cu ＋ Cl₂（塩化銅 → 銅 ＋ 塩素）
塩化銅水溶液の電気分解モデル
実験のまとめ
陰極側に銅イオンが移動していることから銅イオンは電気的に＋の性質をもち、塩化物イオンは電気的に－の性質をもつことが分かる。
塩化銅水溶液の銅イオンの移動
塩酸の電気分解
-
塩化水素 → 水素 ＋ 塩素（陰極：水素、陽極：塩素）
- 陽極→塩素が発生する。（刺激臭、脱色作用、黄緑色）
- 陰極→水素が発生する。（音をたてて燃える）
2HCl₂ H₂ 2Cl₂
化学式とイオン式で表す※電子をeで表すと
電離 HCl → H+ ＋ Cl-
陽極 2Cl－ → Cl₂ ＋ 2e-（塩化物イオン → 銅 ＋ 電子）
陰極 2H+ ＋ 2e- → H₂（水素イオン ＋ 電子 → 水素）
化学反応式 2HCl → H₂ ＋ Cl₂（塩酸 → 水素 ＋ 塩素）
塩酸の電気分解モデル
塩化鉄(Ⅱ)の電気分解
-
塩化鉄 → 鉄 ＋ 塩素（陰極：鉄、陽極：塩素）
- 陽極→塩素が発生する。（刺激臭、脱色作用、黄緑色）
- 陰極→鉄が付着する。（白色、金属光沢）
化学式とイオン式で表す※電子をeで表すと
電離 HCl → H+ ＋ Cl-
陽極 2Cl- → Cl₂ ＋ 2e-（塩化物イオン → 塩素 ＋ 電子）
陰極 Fe²+ ＋ 2e- → Fe（鉄イオン ＋ 電子 → 鉄）
化学反応式 FeCl₂ → Fe ＋ Cl₂（塩化鉄 → 鉄 ＋ 塩素）
塩化鉄(Ⅱ)水溶液の電気分解モデル
原子のつくり
ヘリウム原子
原子のつくりシミュレーター
原子
物質を構成する最も小さな粒。
原子核
原子の中心にある。陽子と中性子からなる。
陽子
＋の電気をもつ。
中性子
電気をもたない。
電子
－の電気をもち、原子核のまわりを飛びまわっている。
※原子の種類によって陽子、中性子、電子の数が異なる。
※原子全体としては陽子と電子の数が等しく電気を帯びていない。
陽イオンと陰イオン
イオン
原子が電子を失ったり受けとったりして電気を帯びたもの。
陽イオン
電子を失って＋の電気を帯びたもの
陰イオン
電子を受け取って－の電気を帯びたもの
イオン式
イオンを記号で表したもの
| 1価の陽ｲｵﾝ | 2価の陽ｲｵﾝ | 1価の陰ｲｵﾝ | 2価の陰ｲｵﾝ | ||||
| 水素ｲｵﾝ | H＋ | 銅ｲｵﾝ | Cu2＋ | 塩化物ｲｵﾝ | Cl－ | 硫化物ｲｵﾝ | S2－ |
| ﾅﾄﾘｳﾑｲｵﾝ | Na+ | ﾏｸﾞﾈｼｳﾑｲｵﾝ | Mg²+ | 水酸化物ｲｵﾝ | OH- | 硫酸ｲｵﾝ | SO4²- |
| ｱﾝﾓﾆｳﾑｲｵﾝ | NH₄+ | 亜鉛ｲｵﾝ | Zn²+ | 硝酸ｲｵﾝ | NO₃- | ||
電離
電解質が水にとけて陽イオンと陰イオンに分かれること。
電離をイオン式で表す
- 塩化水素の電離
HCl → H+ ＋ Cl- - 塩化ナトリウムの電離
NaCl → Na+ ＋ Cl- - 塩化銅の電離
CuCl₂ → Cu2+ ＋ 2Cl- - 水酸化ナトリウムの電離
NaOH → Na+ ＋ OH- - 硫酸の電離
H₂SO₄ → 2H+ ＋ SO4²- - 硫酸銅の電離
CuSO₄ → Cu²+ ＋ SO4²-
電池とイオン
イオンへのなりやすさ
原子によってイオンへのなりやすさが異なる。
イオンになりやすい Na＞Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Cu イオンになりにくい
硝酸銀水溶液に銅を入れる実験
銅と銀では銅の方がイオンになりやすいため、硝酸銀水溶液に銅を入れると、銅が溶け出してイオンになり、銀が析出する。
塩化銅水溶液に鉄を入れる実験
銅と鉄では鉄の方がイオンになりやすいため、塩化銅水溶液に鉄を入れると、鉄が溶け出してイオンになり、銅が析出する。
化学電池
物質のもっている化学エネルギーを化学変化によって電気エネルギーに変換する装置。充電のできない一次電池と充電のできる二次電池がある。
電池の基本構造
電解質の水溶液に2種類の金属が入っている。金属の組み合わせで電圧が決まる。
ボルタ電池
ダニエル電池
亜鉛板、銅板、硫酸亜鉛水溶液、硫酸同水溶液、飽和食塩水、ろ紙、セロファンで作ることができる。
電池の中で起こる変化
－極（亜鉛版）Zn → Zn²+ ＋ 2e-
＋極（銅板）Cu²+ ＋ 2e- → Cu
電池の種類
一次電池
- マンガン乾電池 価格が安い。休ませながら使うと長持ちする（例）懐中電灯、リモコン
- アルカリ乾電池 マンガン乾電池より取り出せる電流が大きく、二倍以上長持ちする（例）懐中電灯、モーター
- リチウム電池 電圧が高く、長持ちする。寒くても使える。使わない場合は電池の容量が減らない（例）腕時計、電卓
- 酸化銀電池 電圧が安定していて長持ちする（例）腕時計、精密機器
- 空気亜鉛電池 とり出せる電流は小さいが、連続して長く使える（例）補聴器
二次電池
- 鉛蓄電池 価格が安く、電圧が高い、小型化が難しい（例）自動車用バッテリー、非常用電源
- ニッケル水素電池 価格が安く、長持ち、素早く充電できる（例）ゲーム機、ハイブリッド自動車
- リチウムイオン電池 軽量で、電圧が高い。価格が高い（例）携帯電話、ノートパソコン
燃料電池
水の電気分解の逆の変化で電流をおこす電池
水の電気分解 2H₂O ＋ 電気エネルギー→ 2H₂ ＋ O₂
燃料電池 2H₂ ＋ O₂ ＋ 電気エネルギー→ 2H₂O
酸とアルカリ
指示薬
BTB溶液
フェノールフタレイン溶液
金属（Mg）との反応
酸とアルカリシミュレーター1
酸とアルカリの正体
リトマス試験紙をつかった実験
pH試験紙をつかった実験
酸
水溶液にしたとき、電離して水素イオン（H＋）を生じる化合物（例）塩酸（HCl）、硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）
アルカリ
水溶液にしたとき、電離して水酸化物イオン（OH－）を生じる化合物（例）水酸化ナトリウム（NaOH）、水酸化カリウム（KOH）、アンモニア（NH3）
※アンモニアは水にとけることでOH－を生じる
pH（ピーエイチ）
酸性、アルカリ性の強さを表す単位。pH7を中性とし、値が小さいほど酸性、値が大きいほどアルカリ性を表す。
酸とアルカリを混ぜるとどうなるのか
中和
酸とアルカリの水溶液を混ぜ合わせたとき、水素イオンと水酸化物イオンが結びついて水をつくり、互いの性質を打ち消し合う反応
酸とアルカリシミュレーター2
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た物質
硫酸と水溶液バリウムの中和
塩（硫酸バリウム）は水に溶けずに沈殿するため、水溶液が白く濁る
