オンライン授業におすすめの書画カメラはこちらamazonで見てみる

塾講師が教える【銅は陽極?陰極?】塩化銅水溶液の電気分解・ダニエル電池の練習問題あり!

塾講師が教える銅は陽極?陰極?

中3の11月の「定期テスト」の出題範囲になることが多い【塩化銅水溶液の電気分解】【ダニエル電池】

この2つにはどちらも「銅」が登場します。

【ダニエル電池】は2021年の教科書改訂で新しく習うようになりました。
2022年の公立高校入試では、
14都府県で【ダニエル電池】に関する問題が出題されています!!!
(宮城・群馬・千葉・東京・神奈川・三重・京都・和歌山・鳥取・広島・愛媛・高知・福岡・長崎)

保護者

中学生の子どもが「銅は陽極?陰極?」と混乱しているみたい。
家でなんとかしたいな。

プロ講師エリ

お任せください!!!

この記事では、覚えるべき化学式】【塩化銅水溶液の電気分解】【ダニエル電池】の3つに分けて重要事項の解説と問題作成をしています。

この記事を書いた人

エリの自己紹介
twitterはこちら@studyadvisoreri

この記事の結論

銅は必ず「陽極」「陰極」という暗記はできない(状況によって陽極か陰極か変わる)。
【塩化銅水溶液の電気分解】では、陽極で塩素が発生し、陰極に銅が付着する。
【ダニエル電池】では、銅板が陽極亜鉛板が陰極になる。(イオン化傾向が関係している)

記事内の問題は無料ダウンロードできます

タップできる目次

覚えるべき化学式はこの8つ!

プロ講師エリ

たくさんある化学式の中から、今回の記事で必要なものだけをまとめました!この8つを正確に覚えてから練習問題を解きましょう。

(中2内容)銅の元素記号はCu、銅の化学式もCu
(中3内容)銅イオンCu2+は2価の陽イオンである。

(中2内容)亜鉛の元素記号はZn、亜鉛の化学式もZn
(中3内容)亜鉛イオンZn2+は2価の陽イオンである。

(中2内容)塩素の元素記号はCl。塩素(分子)の化学式はCl2
(中3内容)塩化物イオンClは1価の陰イオンである。

(中3内容)硫酸イオンSO42-は2価の陰イオンである。

練習問題0【化学式】

  1. 次の元素の元素記号を答えなさい。
    (1)銅 (2)亜鉛 (3)塩素
  2. 次の物質の化学式を答えなさい。
    (1)銅 (2)亜鉛 (3)塩素
  3. 次の化学式が表すイオンの名称をそれぞれ答えなさい。
    (1)SO$^2$$^-$ (2)Zn$^2$$^+$ (3)Cl$^-$ (4)Cu$^2$$^+$
答えはコチラ
  1. (1)Cu (2)Zn (3)Cl
  2. (1)Cu (2)Zn (3)Cl2
  3. (1)硫酸イオン (2)亜鉛イオン (3)塩化物イオン (4)銅イオン
プロ講師エリ

塩素の元素記号は「Cl」ですが、塩素(分子)の化学式は「Cl2」です!

塩化銅水溶液の電気分解「陰極に銅が付着」

塩化銅水溶液の電気分解

すぐに【塩化銅水溶液の電気分解】の練習問題が解きたい場合はコチラ

プロ講師エリ

【塩化銅水溶液の電気分解】ではなぜ「銅」が陰極なのか、分かりやすく解説していきます!

(中2内容)塩化銅が銅と塩素に分かれる化学式は、下のように表されます。
・CuCl2 → Cu + Cl

(中3内容)塩化銅は水に溶けると(水溶液にすると)、銅イオンと塩化物イオンに分かれます。
このことを電離を表す式にすると、下のように表されます。
・CuCl2 → Cu$^2$$^+$ + 2Cl$^-$

プロ講師エリ

イオンの移動は、磁石と同じように考えましょう。

磁石のN極がS極、S極がN極に引きつけられるのと同じで、
陽イオン(+)は-極(陰極)に、陰イオン(-)は+極(陽極)に向かって移動します!

銅イオンは陰極から電子を2個受け取って銅原子になります。
・Cu$^2$$^+$ + 2e$^-$ → Cu

塩化物イオンは陽極に電子を1個与えて、塩素原子になります。
・Cl$^-$ → Cl + e$^-$
塩素原子(Cl)は不安定なので、2個結びついて塩素分子(Cl2)になります。

テスト出題ポイント1

  1. 陰極に付着した赤い物質は?⇒
    陽極に発生した気体は?⇒塩素
  2. 陰極に付着した物質の化学式は?⇒Cu
    陽極に発生した気体の化学式は?⇒Cl2
  3. 塩化銅のように,水に溶かしたとき電流が流れる物質を何という?⇒電解質
  4. 塩化銅水溶液に電流を流していると,しだいに水溶液の青色が薄くなった。なぜ?
    水溶液中の銅イオンの数が減少したから
    (別解)色のもとである銅イオンが減ったから。
  5. 水溶液中で,塩化銅が電離しているようすを化学式を使って表すと?
    CuCl2 → Cu$^2$$^+$ + 2Cl$^-$
プロ講師エリ

見て覚えるだけでなく、問題を解きながら確認していきましょう!

練習問題1【塩化銅水溶液】

下の図のように,塩化銅水溶液に電流を流した。

塩化銅水溶液
  1. 塩化銅のように,水に溶かしたとき電流が流れる物質のことを何というか。
  2. 塩化銅が水に溶け,陽イオンと陰イオンに分かれているようすを, 電離を表す式で表しなさい。
  3. この実験で金属が付着した電極は陽極,陰極のどちらか。また,その金属の色は何色か。
  4. この実験で発生した気体の化学式を書きなさい。
  5. 塩化銅水溶液に電流を流し続けると,しだいに水溶液の青色が薄くなった。その理由を説明しなさい。
      答えはコチラ
      1. 電解質
      2. CuCl2 → Cu$^2$$^+$ + 2Cl$^-$
      3. 陰極,赤色
      4. Cl2
      5. 水溶液中の銅イオンの数が減少したから。
        (別解)色のもとである銅イオンが減ったから。

      ダニエル電池「銅は陽極になる」

      ダニエル電池1

      すぐに【ダニエル電池】の練習問題が解きたい場合はコチラ

      【塩化銅水溶液の電気分解】は外から電流を流しますが、
      今回の【ダニエル電池】外からの電流ではなく、2種類の金属板と電解質水溶液を用いると電気エネルギーが取り出せるというものです。

      プロ講師エリ

      【ダニエル電池】ではなぜ「銅」が陽極なのか、分かりやすく解説していきます!

      硫酸亜鉛,硫酸銅は水に溶けると(水溶液にすると)、それぞれ陽イオンと陰イオンに分かれます。
      このことを電離を表す式にすると、下のように表されます。
      ・ZnSO4 → Zn$^2$$^+$ + SO4$^2$$^-$
      ・CuSO4 → Cu$^2$$^+$ + SO4$^2$$^-$

      亜鉛板の亜鉛(原子)は電子を2個失って、亜鉛イオンになります。
      (亜鉛板はぼろぼろになっていく)
      ・Zn → Zn$^2$$^+$ + 2e$^-$

      電子は導線を通って銅板に移動します。
      (中2内容)電子の流れと電流は反対なので、電流は銅板から亜鉛板に流れることが分かります。
      つまり銅板が陽極亜鉛板が陰極となります。

      ダニエル電池2

      硫酸銅水溶液中の銅イオンは陽極から電子を2個受け取って銅原子になります。
      (銅板には新しい銅が付着していく)
      Cu$^2$$^+$ + 2e$^-$ → Cu

      プロ講師エリ

      亜鉛と銅のうち、なぜ「亜鉛」がイオンになるかは、次の「イオン化傾向」で説明します。

      すぐに【ダニエル電池】の練習問題が解きたい場合はコチラ

      イオン化傾向とは

      イオン化傾向とは、水溶液の中で陽イオンになりやすい順番を表したものです。

      左側にあるほどイオン化傾向が大きく、他の物質と反応しやすいです。

      プロ講師エリ

      亜鉛(Zn)と銅(Cu)を比べると、亜鉛の方が左側にあります。
      つまり、亜鉛の方が陽イオンになりやすいことが分かります!

      ダニエル電池2

      テスト出題ポイント2

      下の図のように,ダニエル電池をつくった。

      ダニエル電池3
      1. 亜鉛板と銅板のうち,陽極になるのは?⇒銅板
        亜鉛と銅のうち,よりイオンになりやすいのは?⇒亜鉛板
      2. 亜鉛板で起こる変化は?⇒亜鉛板の表面がぼろぼろになる
        銅板で起こる変化は?⇒銅板に新たな銅が付着する
      3. 亜鉛が亜鉛イオンになるようすを化学反応式で表すと?
        Zn → Zn$^2$$^+$ + 2e$^-$
      4. 銅板で起こっている変化を化学反応式で表すと?
        Cu$^2$$^+$ + 2e$^-$ → Cu
      5. もともと物質がもっているエネルギーを何という?
        化学エネルギー
      6. 物質がもっているエネルギーを電気エネルギーに変換して取り出す装置を何というか。
        化学電池(電池)
      7. 電子は,導線中を何極から何極に向かって移動する?
        陰極(-極)から陽極(+極)

      練習問題2【ダニエル電池】

      下の図のように,ダニエル電池をつくり,プロペラつきモーターをつないでしばらく回転させた。

      ダニエル電池3
      1. 陽極になるのは亜鉛板,銅板のどちらか。
      2. 電子の移動する向きは,亜鉛板から銅板,または銅板から亜鉛板のどちらか。
      3. プロペラが回転しているとき,亜鉛板の表面で起こっている化学変化を化学反応式で表しなさい。
      4. しばらくプロペラを回転させたとき,銅板の表面に付着する物質は何か。
      5. 電池の内部で電気エネルギーに変換される,物質がもつエネルギーを何エネルギーというか。
      答えはコチラ
      1. 銅板
      2. 亜鉛板から銅板
      3. Zn → Zn$^2$$^+$ + 2e$^-$
      4. 化学エネルギー
      プロ講師エリ

      【ダニエル電池】を理解できているか、もう1パターン問題を解いて確かめてみましょう!

      練習問題3【ダニエル電池】

      下の図のように,ダニエル電池をつくり,プロペラつきモーターをつないでしばらく回転させた。

      ダニエル電池3
      1. 回路を流れる電流について正しいものをア~エの中から選びなさい。
        ア. +極である亜鉛板から,導線を通って-極である銅板に流れた。
        イ. +極である銅板から,導線を通って-極である亜鉛板に流れた。
        ウ. -極である亜鉛板から,導線を通って+極である銅板に流れた。
        エ. -極である銅板から,導線を通って+極である亜鉛板に流れた。
      2. しばらくプロペラを回転させると,銅板に銅が付着した。この理由について正しいものをア~エの中から選びなさい。
        ア. 硫酸銅水溶液の中の銅イオンが,電子を失って銅になったから。
        イ. 硫酸銅水溶液の中の銅イオンが,電子を受け取って銅になったから。
        ウ. 銅板が,電子を失って銅イオンになったから。
        エ. 銅板が,電子を受け取って銅イオンになったから。
      3. しばらくプロペラを回転させると,亜鉛板はぼろぼろになった。ア,イのうち,亜鉛板で起こっていた化学変化として正しい方はどちらか。
        ア. 亜鉛原子が電子を失い,亜鉛イオンになった。
        イ. 亜鉛原子が電子を受け取り,亜鉛イオンになった。
      4. 物質がもっているエネルギーを電気エネルギーにして取り出す装置を何というか。
      答えはコチラ

      1. ・Cu$^2$$^+$ + 2e$^-$ → Cu

      2. ・Zn → Zn$^2$$^+$ + 2e$^-$
      3. 化学電池(電池)

      「銅は陽極?陰極?」【塩化銅水溶液】と【ダニエル電池】まとめ

      この記事では、覚えるべき化学式】【塩化銅水溶液の電気分解】【ダニエル電池】の3つに分けて重要事項の解説と問題作成をしています。

      記事内の問題は無料ダウンロードできます

      プロ講師エリ

      【ダニエル電池】は2021年度の教科書改訂で新しく追加されました。定期テストでも公立高校入試でも、さらに出題が増えていくことが予想されます!

      この記事の結論

      銅は必ず「陽極」「陰極」という暗記はできない(状況によって陽極か陰極か変わる)

      【塩化銅水溶液の電気分解】では、陽極で塩素が発生し、陰極に銅が付着する。
      (理由)
      塩化銅は水に溶けると(水溶液にすると)、銅イオンと塩化物イオンに分かれる。
      ・CuCl2 → Cu$^2$$^+$ + 2Cl$^-$
      陽イオンであるCu$^2$$^+$は陰極に、陰イオンであるCl$^-$は陽極に向かって移動する。

      【ダニエル電池】では、銅板が陽極亜鉛板が陰極になる。
      (理由)
      亜鉛は銅よりも陽イオンになりやすい(イオン化傾向)。
      ・Zn → Zn$^2$$^+$ + 2e$^-$
      電子は導線を通って銅板に移動する。
      電子の流れと電流は反対なので、電流は銅板から亜鉛板に流れる

      よかったらポチっとお願いします!

      にほんブログ村 受験ブログ 塾講師へ
      塾講師が教える銅は陽極?陰極?

      この記事が気に入ったら
      フォローしてね!

      よかったらシェアしてね!
      • URLをコピーしました!
      • URLをコピーしました!

      コメント

      コメントする

      コメントは日本語で入力してください。(スパム対策)

      CAPTCHA

      タップできる目次