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？

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1 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

2 電気パンを作ろう

3 水は電流を流すか？ 水 → 水素 ＋ 酸素 ２H２O → ２H２ ＋ O２ 水の電気分解 実験する前に水に何を加えた？ 水酸化ナトリウム
水　→　水素　＋　　酸素　 ２H２O　→　２H２　　　＋　　　O２　　 実験する前に水に何を加えた？ 水酸化ナトリウム なぜ？ ？ ？ ？ ？ ？ H O H H H O O H H H O H

4 ＜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
＜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、電流計を直列につなぎ回路を作り、流れる電流を測定する。 水溶液 水道水 天然水 食塩水 砂糖水 電流 ５ｍＡ 流れる

5 水道水，天然水、食塩水、砂糖水、ソーダ(炭酸水）、エタノール、果汁，ポカリ
少し流れる 少し流れる 流れる 水道水，天然水、食塩水、砂糖水、ソーダ(炭酸水）、エタノール、果汁，ポカリ 流れる 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

6 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。

7 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？
電源装置 +　　　－ 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　 － ＋ Ｃｕ Ｃｌ Ｃｌ

8 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
　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

9 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＋）
　　　＋の電気を帯びているから 　　　　　　　　　　→銅イオン（Ｃｕ２＋） 陽極（＋）に集まった塩素は？ 　　　ーの電気を帯びている 　　　　　　　→塩化物イオン（Ｃｌ－） 塩化銅水溶液：　ＣｕＣｌ２　→Ｃｕ２＋　＋２Ｃｌ－ ＋ － Ｃｌ－ Ｃｕ Ｃｌ－ Ｃｌ Ｃｕ２＋ Ｃｌ Ｃｌ Ｃｕ Ｃｕ２＋ Ｃｌ Ｃｌ－ Ｃｌ－

10 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 －

11 Na＋ イオンのでき方 Cl ＋ e－ → Cl－ ナトリウム原子 Na ＋ 塩素原子 Cl ＋ ＋ Na → Na＋ ＋ e－
上に 少し小さく Na＋ ナトリウム原子　Na Na → Na＋ ＋ e－ Mg → Mg２＋ ＋ ２ e－ 塩素原子　　　Cl Cl ＋ e－ → Cl－ Na Na ＋ ＋ － Mg Mg － ＋ ＋ ＋ － Cl ＋ Cl －

12 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？
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－

13 周期表 ＋イオン になる －イオン になる イオン にならない ２＋イオン になる 金属は ＋イオン になる

14 ２つ以上の原子からできるイオン アンモニウムイオン NH３＋ 水酸化物イオン OH－ 硫酸イオン SO４２－ 炭酸イオン CO３－
ＮＨ４＋ 水酸化物イオン ＯＨ－ 硫酸イオン ＳＯ４２－ 炭酸イオン ＣＯ３２－ H H N H H － － O H O － O O S － O － O O C O

15 電離とイオン式 原子が電子を失ったもの ・・・陽イオン Ｈ＋、Ｃｕ２＋ Ｃｕ → ２e－ ＋ Ｃｕ２＋ 原子が電子を余分に持ったもの
電子：ｅ－ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ （マイナスの電気） 原子が電子を失ったもの 　　　・・・陽イオン　Ｈ＋、Ｃｕ２＋ 　　　　　　　　　Ｃｕ　→　２e－　＋　Ｃｕ２＋ 原子が電子を余分に持ったもの 　　　・・・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 塩酸　：　ＨＣｌ　　→　Ｈ＋　＋　Ｃｌ－ 食塩　：　ＮａＣｌ　→　Ｎａ＋　＋　Ｃｌ－ 塩化銅：　ＣｕＣｌ２　→Ｃｕ２＋　＋　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 Ｈ － ＋ Ｃｕ ＋ Ｃｌ Ｈ ＋ Ｃｌ － Ｃｕ ＋ － Ｃｌ ＋ Ｃｌ －

16 電離式を書こう 水素 ＋ 酸素 → 水 （燃料電池）を化学式で表そう ＜電気分解を式で表そう＞ 塩化銅：ＣｕＣｌ２ → ＋
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 　　　　　　＋　　　　　→

17 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？
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 － ＋ Ｃｕ Ｃｌ Ｃｌ

18 なぜ電気で分解 できるの？ （ ）班 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？
電源装置 +　　　－ なぜ電気で分解 できるの？　　　　　　　　　　　　（　　　）班 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 － ＋ Ｃｕ Ｃｌ Ｃｌ

19 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 －
Ｃｌ ＋極 － Ｃｕ ＋ Ｃｌ ＋

20 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
電子：ｅ－ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ （マイナスの電気） ＜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

21 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－

22 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、・・・・・・

23 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 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！ アルミ 銅 食塩水 食塩水

24 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

25 結果一覧 Ｃｕ Ｆｅ Ｆｅ Ｚｎ Ｚｎ Ｍｇ Ｍｇ Ｍｇ 電圧 ＋ － 電極① ＋－ 電極② 0.6V 鳴った 回らない オルゴール
Ｆｅ　　Ｚｎ 電極② Ｚｎ Ｍｇ Ｍｇ 　Ｍｇ 電圧 0.6V オルゴール 鳴った モーター 回らない ＋ －

26 ＜実験結果＞ ＋ Ｃｕ Ｆｅ Ｆｅ Ｚｎ Ｚｎ Ｍｇ Ｍｇ Ｍｇ 電圧 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ CuとMg・・・・＋,－になりやすさと関係がある
電極① Ｃｕ Ｆｅ Ｆｅ　　Ｚｎ 電極② Ｚｎ Ｍｇ Ｍｇ 　Ｍｇ 電圧 0.7 0.8 1.5 0.6 　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 CuとMg・・・・＋,－になりやすさと関係がある 問い：電圧が一番大きいのは？

27 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
－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

28 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 アルミニウム Al 木炭 C 食塩水 NaCl→ Na＋　Cl－ －

29 なぜ電池ができるの？ どうして？ （銅と亜鉛で説明してみよう） 電流とは何？ ＜電子の流れ＞ 電子は一から＋へ 電子はどこから
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） 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 Zn Cu Ｚｎ Ｃｕ ＋極 － Ｈ ＋ Ｃｌ

30 なぜ電池ができるの？ どうして？ （銅と亜鉛で説明してみよう） 電流とは何？ ＜電子の流れ＞ 電子は一から＋へ 電子はどこから
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） 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 － Cu Zn Ｚｎ Ｃｕ ＋極 － Ｈ ＋ Ｃｌ

31 亜鉛＋塩酸→水素　　　の理由 Zn － － Ｚｎ Ｈ ＋ ＋ ＋ Ｈ ＋

32 起こっていること Zn Cu － － Ｚｎ Ｈ ＋ ＋ ＋ Ｈ ＋

33 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＋
電子：ｅ－ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ （マイナスの電気） ＜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

34 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

35 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

36 電池の種類と特徴

37 燃料電池とは 水素＋酸素→水 ↓電気エネルギー ２Ｈ２ ＋ Ｏ２ → ２Ｈ２Ｏ ＋ → できるものが水だけ 環境にやさしい 電気自動車 O
　　　　　　　↓電気エネルギー ２Ｈ２　＋　Ｏ２　→　２Ｈ２Ｏ 　　　　＋　　　　　　→ できるものが水だけ 環境にやさしい 電気自動車 O Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ O O O Ｈ Ｈ Ｈ Ｈ

38 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

39 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

40 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。