ふたばのブログ〜理科教育と道徳教育を科学する〜

これで完ぺき!理科の総まとめ(化学変化とイオン)

calendar

原子のつくり


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。

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。電子を失って+の電気を帯びたものを陽イオン、電子を受け取って-の電気を帯びたものを陰イオンという。

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+ マグネシウムイオン 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-

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

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+ + 2 Cl-
  • 水酸化ナトリウムの電離
    NaOH → Na+ + OH-
  • 硫酸の電離
    H2SO4 → 2 H+ + SO42-
  • 硫酸銅の電離
    CuSO4 → Cu2+ + SO42-

塩化銅水溶液の電気分解


  • 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。(赤かっ色、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+ + 2 Cl-
陽極 2 Cl- → Cl2 + 2e-(塩化物イオン → 銅 + 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


塩化銅水溶液の溶質の移動実験


実験のまとめ

陰極側に銅イオンが移動していることが分かる。よって、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。

塩酸の電気分解

  • 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)
    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 2 Cl- → Cl2 + 2e-(塩化物イオン → 銅 + 電子)
    陰極 2 H+ + 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


電池のしくみ

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。

燃料電池

水の電気分解の逆の変化で電流をおこす電池
↓電気
水の電気分解 2H2O → 2H2 + O2
燃料電池  2H2 + O2 → 2H2O
↓電気

銅と亜鉛と塩酸による化学電池モデル


電池の中で起こる変化

-極(亜鉛版)Zn → Zn2++ 2e-
+極(銅板)2H+ + 2e- → H2

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


酸とアルカリの正体

酸とアルカリ

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

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。

酸と金属で水素が発生する理由

酸 → H+をもつ(電子を受けとりやすい)
金属 → 陽イオンになる(電子を失いやすい)

金属と酸の反応1(マグネシウムと塩酸)


金属と酸の反応2(亜鉛と硫酸)


発生する水素は、酸に含まれる水素イオンに由来する。

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。

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。

おすすめ記事



この記事をシェアする

コメント

コメントはありません。

down コメントを残す




folder デジタル教材・プリント教材

水溶液の性質
圧力・水圧(浮力)・気圧
道具を使った仕事
more...