中学理科「水溶液とイオン」中和と塩

中学理科「水溶液とイオン」中和と塩

◆問題

空欄に適語を入れてください。

�@酸性の水溶液には[　]イオンが含まれている。

�Aアルカリ性の水溶液には[　]イオンが含まれている。

�B酸性の水溶液とアルカリ性の水溶液を混ぜ合わせると、[　]という反応がおこり、その結果[　]と塩(えん)ができる。

�C塩酸と水酸化ナトリウム水溶液を混ぜたときにできる塩(えん)は[　]、硫酸と水酸化バリウム水溶液を混ぜたときにできる塩(えん)は[　]である。


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◆解答

�@酸性の水溶液には[水素]イオンが含まれている。

�Aアルカリ性の水溶液には[水酸化物]イオンが含まれている。

�B酸性の水溶液とアルカリ性の水溶液を混ぜ合わせると、[中和]という反応がおこり、その結果[水]と塩(えん)ができる。

�C塩酸と水酸化ナトリウム水溶液を混ぜたときにできる塩(えん)は[塩化ナトリウム(食塩)]、硫酸と水酸化バリウム水溶液を混ぜたときにできる塩(えん)は[硫酸バリウム]である。


ちなみに、文章中の物質を元素記号を用いて表すと、それぞれ以下のようになります。

水素イオン・・・Ｈ⁺
水酸化物イオン・・・ＯＨ^-
水・・・Ｈ₂Ｏ

塩酸(塩化水素)・・・ＨＣｌ
水酸化ナトリウム・・・ＮａＯＨ
塩化ナトリウム・・・ＮａＣｌ

硫酸・・・Ｈ₂ＳＯ₄
水酸化バリウム・・・Ｂａ(ＯＨ)₂
硫酸バリウム・・・ＢａＳＯ₄


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中学理科「化学変化と電池」ダニエル電池�A

中学理科「化学変化と電池」ダニエル電池�A

◆問題

硫酸亜鉛水溶液と硫酸銅水溶液を素焼き板で仕切ったダニエル電池とモーターを導線でつなぐと、モーターが回転した。次の問いに答えよ。

(1) 亜鉛板ではどのような変化が起こっているか、ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(2) 銅板ではどのような変化が起こっているか、ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(3) ダニエル電池の素焼き板の役割を２つ答えよ。

(4) ボルタ電池と比べてダニエル電池が優れている点を２つ答えよ。


↓(3), (4)の解答は、お知らせの下↓


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◆解答

(3) ダニエル電池の素焼き板の役割を２つ答えよ。

硫酸亜鉛水溶液と硫酸銅水溶液を仕切って混ざり合うのを防ぐ。
硫酸イオンが移動できるようにする。

素焼き板は２種類の水溶液を仕切っていますが、ガラス板などとは違って完全に粒子の移動を遮断してしまうのではなく、硫酸イオンが移動して、プラスとマイナスの均衡が取れるようにしてあります。


(4) ボルタ電池と比べてダニエル電池が優れている点を２つ答えよ。

電圧が低下しにくい。
可燃性の気体(水素)が発生しない。

ボルタ電池では、銅板に気泡がついてしまい、すぐに電流が流れなくなってしまいます。
この気泡が水素です。


(1), (2)に戻る


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中学理科「化学変化と電池」ダニエル電池�@

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◆問題

ダニエル電池とモーターを導線でつなぐと、モーターが回転した。次の問いに答えよ。

(1) 亜鉛板ではどのような変化が起こっているか、ｅ^-を用いた反応式で答えよ。

(2) 銅板ではどのような変化が起こっているか、ｅ^-を用いた反応式で答えよ。


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◆解答

ダニエル電池電極となる金属板は、−極が亜鉛板、＋極が銅板です。
亜鉛板は溶けて亜鉛イオンになる。銅板には水溶液中の銅イオンが電子を得て銅になって付着する。という反応がおこり、電流が流れます。
というわけで、

(1) 亜鉛板ではどのような変化が起こっているか、ｅ^-を用いた反応式で答えよ。
Ｚｎ→Ｚｎ²⁺＋２ｅ^-

(2) 銅板ではどのような変化が起こっているか、ｅ^-を用いた反応式で答えよ。
Ｃｕ²⁺＋２ｅ^-→Ｃｕ


このような反応がおこります。


次の問題→ボルタ電池との違いなど


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中学理科「水溶液とイオン」塩酸の電気分解�B

中学理科「水溶液とイオン」塩酸の電気分解�B

◆問題
塩酸の電気分解について次の問いに答えよ。

(1) 塩酸中の塩化水素の電離の様子を化学式を用いて表せ。

(2) 塩酸に電流を流したとき、(1)のイオンのうち陽極と陰極それぞれの電極付近に移動するイオンは何か？また、陰極で発生する気体は何か答えよ。

(3) 陽極側に集まった気体の体積は、陰極側に集まった気体の体積より小さかったという。その理由を簡単に説明せよ。


(3)の解答解説はお知らせの下


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◆解答

陽極側には陰イオンの塩化物イオンＣｌ-が集まり、塩素Ｃｌ2ができます。
陰極側には陽イオンの水素イオンＨ+が集まり、水素Ｈ2ができます。

「ＨＣｌ→Ｈ+＋Ｃｌ-」だから、水素イオンと塩化物イオンは同数あるはずです。
それなのに、できた気体の量が違うのは、気体の性質が違うからです。

塩素は水に溶けやすく、水素は水に溶けにくいですね。
発生した塩素の多くは水に溶けてしまうから、気体の形で得られる塩素は少なくなってしまう。というわけです。

この問題の答えとしては、

「陽極で発生する塩素は、陰極で発生する水素より水に溶けやすいから」

などが標準的だと思います。


(1)に戻る→塩化水素の電離の化学式


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中学理科「水溶液とイオン」塩酸の電気分解�A

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◆問題
塩酸の電気分解について次の問いに答えよ。

(1) 塩酸中の塩化水素の電離の様子を化学式を用いて表せ。

(2) 塩酸に電流を流したとき、(1)のイオンのうち陽極と陰極それぞれの電極付近に移動するイオンは何か？また、陰極で発生する気体は何か答えよ。


(2)の解答解説はお知らせの下


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◆解答

(1)でも考えたように、塩酸の溶質は塩化水素ＨＣｌで、以下のように電離します。

ＨＣｌ→Ｈ⁺＋Ｃｌ^-

プラスとマイナスは引き合うので、陽極には陰イオンが、陰極には陽イオンが移動していきます。

つまり、陽極にはＣｌ^-が、陰極にはＨ⁺が移動していきます。

そして、陰極ではＨ⁺が電子を受け取って、水素原子になり、さらに水素原子が２個結びついて水素分子になります。
だから、陰極で発生する気体は水素です。


次の問題→陽極と陰極で発生する気体の比較


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中学理科「水溶液とイオン」塩酸の電気分解�@

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◆問題
塩酸の電気分解について次の問いに答えよ。

(1) 塩酸中の塩化水素の電離の様子を化学式を用いて表せ。


解答解説はお知らせの下


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◆解答

電解質の水溶液は、溶質が陽イオンと陰イオンに電離します。

塩酸の溶質は塩化水素ＨＣｌで、以下のように電離します。

ＨＣｌ→Ｈ⁺＋Ｃｌ^-


次の問題→陰極から発生した気体など


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中学理科「水溶液とイオン」代表的な電解質の電離

中学理科「水溶液とイオン」代表的な電解質の電離

◆問題
次の物質の電離の様子を、化学式を用いて表せ。

�@塩化水素ＨＣｌ

�A水酸化ナトリウムＮａＯＨ

�B塩化銅ＣｕＣｌ₂

�C水酸化バリウムＢａ(ＯＨ)₂

�D硫酸Ｈ₂ＳＯ₄

�E硫酸銅ＣｕＳＯ₄


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◆解答

�@塩化水素ＨＣｌ
ＨＣｌ→Ｈ⁺＋Ｃｌ^-

�A水酸化ナトリウムＮａＯＨ
ＮａＯＨ→Ｎａ⁺＋ＯＨ^-

�B塩化銅ＣｕＣｌ₂
ＣｕＣｌ₂→Ｃｕ²⁺＋２Ｃｌ^-

�C水酸化バリウムＢａ(ＯＨ)₂
Ｂａ(ＯＨ)₂→Ｂａ²⁺＋２ＯＨ^-

�D硫酸Ｈ₂ＳＯ₄
Ｈ₂ＳＯ₄→２Ｈ⁺＋ＳＯ₄^2-

�E硫酸銅ＣｕＳＯ₄
ＣｕＳＯ₄→Ｃｕ²⁺＋ＳＯ₄^2-


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中学理科「電流・電圧・抵抗」直列回路を流れる電流など

中学理科「電流・電圧・抵抗」直列回路を流れる電流など

◆問題

図

┌────［−電源＋］────┐
│　　　　　　　　　　　　　　│
｜　　　　　　　　　　　　　　｜
└─［抵抗Ａ］─［抵抗Ｂ］──┘

図のような直列回路について考える。
電源から２Ａの電流が流れ出し、抵抗Ａに１０Ｖ，抵抗Ｂに２０Ｖの電圧がかかっているとき、次の問いに答えよ。

(1) 抵抗Ａを流れる電流は何Ａか？
(2) 抵抗Ｂを流れる電流は何Ａか？
(3) 電源電圧は何Ｖか？


解答・解説はこのページ下


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◆解答

電源から２Ａの電流が流れ出し、抵抗Ａに１０Ｖ，抵抗Ｂに２０Ｖの電圧がかかっているとき、次の問いに答えよ。

直列回路では、電流はどこでも同じです。
電気の流れはよく、水の流れで例えられます。
流しそうめんの機械で水がぐるぐる回っているのをイメージしてもらうと良いと思います。
水を外から入れたり出したりしない限りは、流れている水の量は一定ですね。
電気でも同じように、直列回路の中を流れている電流は、どこではかっても同じです。

というわけで、「電源から２Ａの電流が流れ出し」とあるので、抵抗Ａにも抵抗Ｂにも２Ａの電流が流れます。

(1) 抵抗Ａを流れる電流は何Ａか？
(2) 抵抗Ｂを流れる電流は何Ａか？

つまり、(1)と(2)はどちらも２Ａです。

(3) 電源電圧は何Ｖか？

直列回路では、電源の電圧がそれぞれの抵抗に分割されると考えられます。
つまり、それぞれの抵抗の電圧の合計が電源電圧です。

１０＋２０＝３０Ｖ

というわけで、この回路の電源電圧は３０Ｖです。


◆関連事項
電流、電圧、抵抗
オームの法則


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中学理科「電流・電圧・抵抗」オームの法則の基本的な計算

中学理科「電流・電圧・抵抗」オームの法則の基本的な計算

◆問題

�@１０Ｖの電圧を加えると、２Ａの電流が流れる電熱線の抵抗は何Ωか。

�A抵抗が１０Ωの電熱線に２０Ｖの電圧を加えると、流れる電流は何Ａか。

�B抵抗が１０Ωの電熱線に５Ａの電流が流れているとき、電熱線にかかる電圧は何Ｖか。


解答・解説はこのページ下


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◆解答

電流Ｉ・電圧Ｖ・抵抗Ｒの間にはオームの法則が成り立ちます。

Ｖ＝ＲＩ

これにそれぞれの問題で決められている値を代入して計算していきましょう！

�@１０Ｖの電圧を加えると、２Ａの電流が流れる電熱線の抵抗は何Ωか。
Ｖ＝１０，Ｉ＝２を代入して、
１０＝２Ｒ
２Ｒ＝１０
　Ｒ＝５[Ω]

�A抵抗が１０Ωの電熱線に２０Ｖの電圧を加えると、流れる電流は何Ａか。
Ｒ＝１０，Ｖ＝２０を代入して、
　２０＝１０Ｉ
１０Ｉ＝２０
　　Ｉ＝２[Ａ]

�B抵抗が１０Ωの電熱線に５Ａの電流が流れているとき、電熱線にかかる電圧は何Ｖか。
Ｒ＝１０，Ｉ＝５を代入して、
Ｖ＝１０×５
Ｖ＝５０[Ｖ]

直列回路、並列回路の性質を使った問題はまた別の記事で解説します。


◆関連事項
電流、電圧、抵抗
オームの法則


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中学理科(用語)「抵抗」

中学理科(用語)「抵抗」

★抵抗(resistance)

電気の流れを妨げる度合いのこと。単位はΩ(オーム)｡
「電気抵抗(electrical resistance)」ともいう。


まずは、オームの法則Ｖ＝ＩＲを用いて、電流・電圧・抵抗の値を計算できるようにしておきましょう。


◆関連項目
オームの法則、電流、電圧、電位、リアクタンス、インピーダンス
電気・磁気まとめ(高校物理)


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中学理科(用語)「電圧」

中学理科(用語)「電圧」

★電圧(voltage)

電気を流そうとするはたらきの度合いのこと。単位はＶ(ボルト)


もう少し詳しく言えば、「２点間の電位差」「ある点を基準としたときの特定の点の電位」が電圧です。
電圧が高ければ、大きな電流が流れることになります。

まずは、オームの法則を用いて、電流・電圧・抵抗の値を計算できるようにしておきましょう。


◆関連項目
オームの法則、電流、抵抗、電位、リアクタンス、インピーダンス
電気・磁気まとめ(高校物理)


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中学理科(用語)「電流」

中学理科(用語)「電流」

★電流(electric current)

電気回路を流れる電気を電流という。単位はＡ(アンペア)など。


オームの法則Ｖ＝ＩＲの３つの文字のうち、Ｉが電流です。
Ｉは電流の強さ(intensity of current)の「intensity」のIです。
最近はサッカーなどで「インテンシティ」というカタカナ語を見ることも多くなりましたね。そこから連想して思い出せるようにしておけば、混乱しないと思います。


なお、「電流はプラスからマイナスに流れる」と定められていますが、
電流の正体は電子の流れで、電子はマイナスの電気を帯びているので、電流を流したときにはマイナスからプラスに電子が流れます。


◆関連項目
オームの法則、電圧、抵抗、電位、リアクタンス、インピーダンス
電気・磁気まとめ(高校物理)


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中学理科「化学反応」銅と酸素の化合の基本問題

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◆問題

１．２ｇの銅を完全に酸化させると、１．５ｇの酸化銅が得られた。この反応について次の問いに答えよ。

(1) 銅と化合した酸素の質量を求めよ。

(2) このとき、銅と酸素が化合した質量の比はいくらか。最も簡単な整数比で表せ。

(3) ２．０ｇの銅が完全に酸化するために必要な酸素は何ｇと考えられるか？


解答・解説はこのページ下


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◆解答

銅の酸化に関する基本的な問題です。

(1) １．２ｇの銅が酸化して１．５ｇの酸化銅が得られたのだから、その差の０．３ｇが酸素の質量です。

(2) １．２ｇの銅に対して、０．３ｇの酸素が化合するのだから、そのまま比にしてしまえばＯＫです。
つまり、

１．２：０．３＝１２：３＝４：１

(3) 銅が完全に酸化するときの、銅と酸素の質量比は４：１なので、銅が２．０ｇのときの酸素の質量をｘｇとして比例式を立てるのが模範的です。

４：１＝２．０：ｘ
　４ｘ＝２
　　ｘ＝０．５[ｇ]


◆関連事項
銅の酸化
中学理科化学反応まとめ


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中学理科「化学反応」銅と酸素の反応と質量の関係

中学理科「化学反応」銅と酸素の反応と質量の関係

◆問題

銅粉を空気中で充分に加熱すると空気中の酸素と銅粉が反応して黒色の物質が得られる。銅粉の質量とこの黒色の物質の質量の関係を調べるため、Ａ班〜Ｅ班に分かれて、それぞれ質量が異なる銅粉を用いて、銅粉を加熱し黒色の物質を得る実験を行った。以下の表は、銅粉と黒色の物質の質量をまとめたものである。
　　｜銅粉(ｇ)｜黒色の物質(ｇ)｜
Ａ班｜０．５｜０．６｜
Ｂ班｜１．０｜１．３｜
Ｃ班｜１．５｜１．９｜
Ｄ班｜２．０｜２．５｜
Ｅ班｜２．５｜２．９｜

(1) 得られた黒色の物質は何か？物質名を答えよ。
(2) この実験の化学反応を、化学反応式で示せ。
(3) Ｅ班は加熱が不十分だったため、反応しなかった銅粉が残っていた。Ａ〜Ｄ班の実験結果から、銅粉と黒色の物質の質量には比例の関係があると推定できる。Ｄ班の結果を参考に、銅と酸素の質量比を最も簡単な整数比で求めよ。
(4) 銅粉１０ｇを充分に加熱したとき、何ｇの黒色の物質が得られるか求めよ。


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◆解答

(1) 得られた黒色の物質は何か？物質名を答えよ。
銅と酸素が反応すると、酸化銅が得られます。


(2) この実験の化学反応を、化学反応式で示せ。
まずはそれぞれの物質を表す化学式を書いて、
Ｃｕ＋Ｏ2→ＣｕＯ

あとは原子の個数を合わせます。
２Ｃｕ＋Ｏ2→２ＣｕＯ


(3) Ｅ班は加熱が不十分だったため、反応しなかった銅粉が残っていた。Ａ〜Ｄ班の実験結果から、銅粉と黒色の物質の質量には比例の関係があると推定できる。Ｄ班の結果を参考に、銅と酸素の質量比を最も簡単な整数比で求めよ。
Ｄ班の結果は、「銅：酸化銅＝２：２．５＝４：５」です。
「酸素＝酸化銅−銅」だから、

銅：酸素＝４：１


(4) 銅粉１０ｇを充分に加熱したとき、何ｇの黒色の物質が得られるか求めよ。
銅：酸化銅＝４：５だから、

１０：ｘ＝４：５
　　４ｘ＝５０
　　　ｘ＝１２．５

というわけで、１２．５ｇの黒色の物質(酸化銅)が得られる。


◆関連事項
銅の酸化
中学理科化学反応まとめ


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中学理科「力・エネルギー」まとめ

中学理科「力・エネルギー」まとめ

主に中学３年の「物体の運動」「力と仕事」「エネルギー」の記事です。


◆用語・性質等
等速直線運動
記録タイマー
力のつりあい
力の合成・合力
力の分解・分力


◆問題
記録タイマーから速さを求める問題
動滑車を使って物体を持ち上げる場合
動滑車・定滑車の比較
仕事・エネルギーに関する用語問題


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中学理科「化学反応」発熱反応と吸熱反応

中学理科「化学反応」発熱反応と吸熱反応

◆問題
空欄に適切な語句を入れてください。�A〜�Dは適切な語を選んでください。

�@熱を発生する化学反応を[　]、熱を吸収する反応を[　]という。

�A水酸化バリウムと塩化アンモニウムが反応するとアンモニアが発生する。この反応は[発熱／吸熱]反応である。

�B鉄の酸化は[発熱／吸熱]反応である。

�C物質の燃焼は[発熱／吸熱]反応である。

�D炭酸水素ナトリウムとクエン酸が反応すると、二酸化炭素が発生する。この反応は[発熱／吸熱]反応である。


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◆解答

�@熱を発生する化学反応を[発熱反応]、熱を吸収する反応を[吸熱反応]という。

�A水酸化バリウムと塩化アンモニウムが反応するとアンモニアが発生する。この反応は[吸熱]反応である。

�B鉄の酸化は[発熱]反応である。

�C物質の燃焼は[発熱]反応である。

�D炭酸水素ナトリウムとクエン酸が反応すると、二酸化炭素が発生する。この反応は[吸熱]反応である。


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中学理科「化学変化」まとめ

中学理科「化学変化」まとめ

化学変化、化学反応に関する中１，中２の内容のまとめです。

◆用語・性質等
化学反応式の作り方
銀の酸化
炭酸水素ナトリウムの熱分解


◆問題
鉄と硫黄の反応
銅の酸化、酸化銅の還元
銅の酸化と質量の関係
発熱反応と吸熱反応


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中学理科「化学反応」酸化銅の還元

中学理科「化学反応」酸化銅の還元

◆問題
空欄に適切な語句を入れてください。

�@酸化銅と炭素の粉末を混合して加熱すると、[　]と[　]ができる。

�A�@の反応を化学反応式で書くと「[　]＋[　]→[　]＋[　]」となる。

�Bこの反応で、酸化銅に起こった化学変化を[　]という。

�Cこの反応で、炭素に起こった化学変化を[　]という。

�D銅と炭素では、[　]の方が酸素と結びつきやすい。


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◆解答

�@酸化銅と炭素の粉末を混合して加熱すると、[銅]と[二酸化炭素]ができる。

�A�@の反応を化学反応式で書くと「[２ＣｕＯ]＋[Ｃ]→[２Ｃｕ]＋[ＣＯ2]」となる。

�Bこの反応で、酸化銅に起こった化学変化を[還元]という。

�Cこの反応で、炭素に起こった化学変化を[酸化]という。

�D銅と炭素では、[炭素]の方が酸素と結びつきやすい。
→炭素は酸化銅から酸素を奪ったということは、炭素の方が酸素と結びつきやすい。ということですね！


◆関連事項
銅の酸化


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中学理科「化学反応」鉄と硫黄の反応

中学理科「化学反応」鉄と硫黄の反応

◆問題
空欄に適切な語句を入れてください。

�@鉄と硫黄の混合物を充分に加熱すると黒色の物質[　]ができる。

�A�@の変化を化学反応式で表すと「[　]＋[　]→[　]」となる。

�B�@でできた黒色の物質に塩酸を加えると、刺激臭のある気体[　]が発生する。

�C�@の反応前の鉄に塩酸を加えると、においのない気体[　]が発生する。

�D�@の反応は、一度反応が進むと、加熱をやめても反応が続いた。この理由は[　]からである。


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◆解答

�@鉄と硫黄の混合物を充分に加熱すると黒色の物質[硫化鉄(ＦｅＳ)]ができる。

�A�@の変化を化学反応式で表すと「[Ｆｅ]＋[Ｓ]→[ＦｅＳ]」となる。

�B�@でできた黒色の物質に塩酸を加えると、刺激臭のある気体[硫化水素(Ｈ2Ｓ)]が発生する。

�C�@の反応前の鉄に塩酸を加えると、においのない気体[水素(Ｈ2)]が発生する。

�D�@の反応は、一度反応が進むと、加熱をやめても反応が続いた。この理由は[鉄と硫黄の反応によって熱が発生し、その熱によって反応が続く]からである。


◆関連事項
銅の酸化
銀の酸化


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中学理科「化学反応」銅の酸化

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◆問題
空欄に適切な語句を入れてください。

�@銅粉を空気中で充分に加熱すると[　]ができる。

�A�@の変化を化学反応式で表すと「[　]＋[　]→[　]」となる。

�B�@の変化のように、物質が酸素と結びつく化学変化を[　]という。

�C�Bとは逆に、酸化物から酸素をうばう化学変化を[　]という。


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◆解答

�@銅粉を空気中で充分に加熱すると[酸化銅(ＣｕＯ)]ができる。

�A�@の変化を化学反応式で表すと「[２Ｃｕ]＋[Ｏ2]→[２ＣｕＯ]」となる。

�B�@の変化のように、物質が酸素と結びつく化学変化を[酸化]という。

�C�Bとは逆に、酸化物から酸素をうばう化学変化を[還元]という。


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