水溶液とイオン・電気分解・電池 ── 問題
基礎
- 硫酸銅が水に溶けて電離するようすを表す式として正しいものはどれですか。 （ア CuSO₄ → Cu⁺ + SO₄⁻ イ CuSO₄ → Cu²⁺ + S + 4O ウ CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄²⁻ エ CuSO₄ → Cu⁺ + SO₄²⁻）
- 非電解質はどれですか。 （ア 水酸化ナトリウム イ 砂糖 ウ 塩化ナトリウム エ 塩化銅）
- 陽イオンのでき方として正しいものはどれですか。 （ア 原子が陽子を受け取って +の電気を帯びる イ 原子が電子を受け取って +の電気を帯びる ウ 原子が電子を失って +の電気を帯びる エ 原子が陽子を失って +の電気を帯びる）
- Cu²⁺ の「2+」が表していることはどれですか。 （ア 銅原子が 2 個結びついている イ 銅原子が電子を 2 個失った ウ 銅原子が陽子を 2 個失った エ 銅原子が電子を 2 個受け取った）
- 塩化銅水溶液の電気分解で発生した塩素の確認方法はどれですか。 （ア 線香が激しく燃える イ 赤インクをつけたろ紙を近づけると色が消える ウ 石灰水を白くにごらせる エ マッチの火を近づけると音を立てて燃える）
標準
- 硫酸銅水溶液に亜鉛板を入れた。このとき起こることとして正しいものはどれですか。金属のイオンになりやすさは Mg > Zn > Cu > Ag とする。 （ア 変化は起こらない イ 水溶液の青色が濃くなる ウ 亜鉛板が溶け、表面に銅が付着する エ 銅が溶け、亜鉛が付着する）
- 塩化銅水溶液を電気分解したとき、陽極（電源の +極につないだ極）で起こることはどれですか。 （ア 水素が発生する イ 塩素が発生し、プールのようなにおいがする ウ 赤い銅が付着する エ 酸素が発生する）
- ダニエル電池で、−極になる金属と、そこで起こる変化はどれですか。 （ア 亜鉛。亜鉛板に銅が付着する イ 亜鉛。亜鉛板が溶けて亜鉛イオンになる ウ 銅。銅板に銅が付着する エ 銅。銅板が溶けて銅イオンになる）
- ダニエル電池で、導線を流れる電子の向きはどれですか。 （ア 亜鉛板から銅板へ イ 水溶液の中を亜鉛板から銅板へ ウ 銅板から亜鉛板へ エ 流れない）
- ダニエル電池でセロハンを使う理由として正しいものはどれですか。 （ア 2 つの水溶液がすぐに混ざるのを防ぎつつ、イオンは通すため イ 亜鉛板を固定するため ウ 電子を通すため エ 水溶液を完全に分けて、イオンも通さないため）
- 電池にならない組み合わせはどれですか。 （ア マグネシウムリボンと銅板を食塩水に入れる イ 亜鉛板と銅板をうすい硫酸に入れる ウ 亜鉛板と銅板を塩酸に入れる エ 銅板 2 枚を塩酸に入れる）
発展
- 燃料電池について正しいものはどれですか。 （ア 使い切りで充電できない一次電池である イ 水素と酸素が反応して水ができるときのエネルギーを電気として取り出す ウ 反応後に二酸化炭素が出る エ マンガン乾電池の別名である）
- 充電して繰り返し使える電池（二次電池）はどれですか。 （ア アルカリ乾電池 イ マンガン乾電池 ウ 燃料電池 エ リチウムイオン電池）
水溶液とイオン・電気分解・電池 ── 解答
基礎
- ウ CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄²⁻ 電離では陽イオンと陰イオンに分かれ、右辺の + と − の合計は等しくなる。正しい式：CuSO₄ → Cu²⁺ + SO₄²⁻。
- イ 砂糖 砂糖・エタノールは水に溶けても分子のままで電流が流れない。
- ウ 原子が電子を失って +の電気を帯びる やりとりするのは電子（−）。失えば +（陽イオン）、受け取れば −（陰イオン）。
- イ 銅原子が電子を 2 個失った Cu → Cu²⁺ + 2e⁻。
- イ 赤インクをつけたろ紙を近づけると色が消える 塩素には漂白作用がある。石灰水は CO₂、線香は O₂、マッチは H₂。
標準
- ウ 亜鉛板が溶け、表面に銅が付着する 板の金属のほうが水溶液中の金属イオンよりイオンになりやすければ、板が溶け（電子を放出）、水溶液中の金属イオンが電子を受け取って付着する。なりにくければ変化なし。亜鉛板が溶け、表面に銅が付着する。
- イ 塩素が発生し、プールのようなにおいがする Cu²⁺（陽イオン）は陰極に引かれて電子を受け取り銅になる。Cl⁻（陰イオン）は陽極で電子を失い塩素になる。
- イ 亜鉛。亜鉛板が溶けて亜鉛イオンになる イオンになりやすい亜鉛が電子を放出して溶ける（Zn → Zn²⁺ + 2e⁻）。電子は導線を通って銅板へ。銅板では Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu で銅が付着（+極）。
- ア 亜鉛板から銅板へ 電子は −極（亜鉛）から +極（銅）へ。電流の向きはその逆（銅 → 亜鉛）。
- ア 2 つの水溶液がすぐに混ざるのを防ぎつつ、イオンは通すため 混ざると亜鉛板に直接銅が付着して電池として働かなくなる。イオンが移動できないと電気的なかたよりができて電流が続かない。
- エ 銅板 2 枚を塩酸に入れる 化学電池には 2 種類の金属と電解質の水溶液が必要。同じ金属では電圧が生じない。砂糖水（非電解質）でも不可。
発展
- イ 水素と酸素が反応して水ができるときのエネルギーを電気として取り出す 2H₂ + O₂ → 2H₂O。水だけが出るので環境への負荷が小さいとされる。
- エ リチウムイオン電池 二次電池：リチウムイオン電池・鉛蓄電池・ニッケル水素電池。乾電池は一次電池。
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