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中学理科:水溶液とイオン、電気分解(基礎)

ポイント

すでに学習した水溶液や電気分解の話をよりくわしく学びます。

電気を通す水溶液は、実は陽イオン陰イオンに分かれていること。

電気分解は、その水溶液中の陽イオン・陰イオンが原子にもどること。

そして、それらのカギをにぎるのは、電子の増減です。


1.原子の構造とイオン

①原子の構造

原子核

・原子の中心にある

(プラス)の電気をもっている

※原子核は、陽子(の電気をもつ)と中性子(電気をもたない)からできている

 

ⅱ.電子

・原子核のまわりにある

(マイナス)の電気をもっている

 

原子全体では+と-が打ち消しあい、電気をもたない

 

↓原子の構造

 

イオン

・電気を帯びた原子のこと

ⅰ.陽イオン

・原子が電子を失いの電気を帯びたもの

 

ⅱ.陰イオン

・原子が電子を受け取りの電気を帯びたもの

 

↓図:イオンのでき方

※原子によって、陽イオンになるもの、陰イオンになるもの、失う電子の数、受け取る電子の数は決まっている

 

③イオンの例

陽イオン

ⅰ.水素イオン

・水素原子が電子を1個失い、+の電気を帯びたもの

・イオン式:

 ※読み方:エイチプラス

 

ⅱ.銅イオン

・銅原子が電子を2個失い、+の電気を帯びたもの

・イオン式:Cu2+

 ※読み方:シーユーにプラス

 

陰イオン

ⅰ.水酸化物イオン

・酸素原子と水素原子が結合した状態で電子を1個受け取り、-の電気を帯びたもの

・イオン式:

 ※読み方:オーエイチマイナス

 

ⅱ.塩化物イオン

・塩素原子が電子を1個受け取り、-の電気を帯びたもの

・イオン式:Cl

 ※読み方:シーエルマイナス

※「塩素イオン」とは言わないので注意

 

ⅲ.硫酸イオン

・硫黄原子1個と酸素原子4個が結合した状態で電子を2個受け取り、-の電気を帯びたもの

・イオン式:SO2-

 ※読み方:エスオーフォーにマイナス

 


2.水溶液とイオン

電解質

・水に溶けるとイオンになり電流が流れる物質

電離する物質)

例:塩化ナトリウム(食塩)、塩化水素水酸化ナトリウムなど

 

電離…電解質が水に溶けて、陽イオンと陰イオンに分かれること

 

 

↓水溶液とイオンのようす

 

①’ 電離の例と電離式

ⅰ.塩化ナトリウム水溶液(食塩水)

・電離式:NaCl  Na + Cl

・意味:電解質の塩化ナトリウム(食塩)は、水に溶けて電離し、ナトリウムイオンNa塩化物イオンClに分離した

(塩化ナトリウム水溶液には、Na+Cl-がふくまれている)

 

ⅱ.水酸化ナトリウム水溶液

・電離式:NaOH  Na + OH

・意味:電解質の水酸化ナトリウムは、水に溶けて電離し、ナトリウムイオンNa水酸化物イオンOHに分離した

(水酸化ナトリウム水溶液には、Na+OH-がふくまれている)

 

ⅲ.塩酸

・電離式:HCl  H + Cl

・意味:電解質の塩化水素は、水に溶けて電離し、水素イオンH塩化物イオンClに分離した

(塩酸(塩化水素水溶液)には、H+Cl-がふくまれている)

塩酸は、塩化水素が水に溶けたもの(塩化水素の水溶液)

 

非電解質

・水に溶けても電離せず(イオンにならず)、電流が流れない物質

例:砂糖、エタノールなど


3.電気分解とイオン

①電気分解(これまでに習った内容)

・塩酸の電気分解の化学反応式は

2HCl → H + Cl

 

↓実際に起こっていること

②電気分解のしくみ(イオンのようす)

塩酸は電解質なので、水溶液中では陽イオンの水素イオンHと、陰イオンの塩化物イオンClに分かれている

 

電気分解を始めると、陰イオンは陽極(+極)に、陽イオンは陰極(-極)に引き寄せられる

 

陰イオンの塩化物イオンCl電子を失い(陽極に電子をわたす)、塩素原子Clになる

 陽イオンの水素イオンH電子を受け取り(陰極から電子を受け取る)、水素原子Hになる

 

塩素原子は2個結びついて、塩素分子Clになる

 水素原子は2個結びついて、水素分子Hになる

 

↓塩酸の電気分解と電子・イオン


4.電池(化学電池)

化学変化によって、物質の化学エネルギーを電気エネルギーに変えて取り出す装置

 

①電池のしくみ

電解質の水溶液の中に2種類の金属板を電極として入れ、導線でつなぐと電流が流れる

 

②電池の例

塩酸に、亜鉛板と板を入れて導線でつなぐ

→亜鉛板が-極、銅板が+極になる

電子は亜鉛板から銅板に移動する(電流の発生)

 


漢字の読み方

原子核:げんしかく

・陽子:ようし

陽イオン:ようイオン

陰イオン:いんイオン

電解質:でんかいしつ

電離:でんり