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3年化学変化とイオン(穴埋め問題)

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原子の構造とイオン

原子の構造

  • 原子・・・物質をつくっていて、それ以上分けることのできない最小の粒。原子核電子からなる。
    • 原子核・・・原子の中心にある。陽子中性子からなる。
      • 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・・・原子が電気を帯びたもの。+の電気をもつ陽イオンと-の電気をもつ陰イオンがある。
    • 陽イオン・・・原子が電子を失うことで、+の電気を帯びたもの。
    • 陰イオン・・・原子が電子を受け取ることで、-の電気を帯びたもの。
  • 電離・・・電解質が水に溶けるさいに、陽イオンと陰イオンに分れること。
  • 電解質・・・水にとかしたとき、電流が流れる物質(例)食塩
  • 非電解質・・・水にとかしても、電流が流れない物質(例)砂糖
  • イオン式・・・イオンを記号で表したもの。電離はイオン式で表すことができる。
    • 1価の陽イオン ⇒ 水素イオンH+)、ナトリウムイオンNa+)、アンモニウムイオンNH+
    • 2価の陽イオン ⇒ 銅イオンCu2+)、マグネシウムイオンMg2+)、亜鉛イオンZn2+
    • 1価の陰イオン ⇒ 塩化物イオンCl-)、水酸化物イオンOH-)、硝酸イオンNO3
    • 2価の陰イオン ⇒ 硫化物イオンS2-)、硫酸イオンSO42-
  • 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-

電気分解とイオン

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→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)

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。
    • 電池の構造・・・電解質の水溶液に2種類の金属板がある。金属の組み合わせで電圧の大きさが決まる。
    • 木炭電池・・・木炭に食塩水で湿らせたキッチンペーパー、アルミニウムはくの順に巻いてつくる。木炭が極、アルミニウムはくが極になる。電池としてしようするとアルミニウムはくがボロボロになる。
    • マンガン電池・・・極に亜鉛、極に二酸化マンガンを使用した一次電池。
    • 鉛蓄電池・・・極に鉛、極に酸化鉛になる。電解質の水溶液に硫酸を用いた二次電池。
    • 燃料電池・・・水の電気分解の逆の変化で電流を起こす電池
      • 水の電気分解 2H2O → 2H2 + O2
      • 燃料電池  2H2 + O2 → 2H2O

銅と亜鉛と塩酸の電池(ボルタ電池)

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

酸とアルカリ

  • ・・・水溶液にしたとき、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、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数値で表したもの。が中性で、数値が小さいほど酸性が強く、数値が大きいほどアルカリ性が強い。
  • 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をつくり、互いの性質を打ち消し合う反応。

えん)・・・酸のイオンとアルカリのイオンが結びついてできた物質

ふたばのブログが本になりました。(先生向け)

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自己紹介(PROFILE)

窪田 一志

窪田 一志

1986年生まれ、近畿大学農学部卒業、理科コア・サイエンス・ティーチャー(CST)養成課程修了
家庭教師、個別指導、塾講師を経て、神奈川県で5年間中学校理科教師として勤務。現在は大阪府の公立中学校で理科の楽しさを子どもたちに伝えるため日々奮闘中。
教材や教具、デジタル教材の開発、効果的なICT機器の活用方法、カードゲームや問題解決を通してのコミュニケーション能力の育成など自らの実践に基づいた教育活動を展開中。
ブログのアクセス数は月7万pvを超え、ブログがアプリ化されるなど勢いのある教育研究者 兼 教育実践者。記事執筆、研修・講演依頼、書籍化についてはお問い合わせフォームからお願いします。

【著書】
100均グッズからICTまで 中学校理科アイテム&アイデア100[明治図書出版]
【協力実績】
株式会社 NHKエデュケーショナル
国立科学博物館
株式会社 朝日新聞社 企画事業本部文化事業部
株式会社 高純度化学研究所
株式会社 アスウム
株式会社 学映システム
東京学芸大学 理科教育学分野
高知大学教育学部附属小学校
横須賀市立浦賀中学校
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