第1章

5

化学変化と電池
すいようえき学習 1⑴

化学変化とイオン電解質の水溶液の中の金属板と電流
でんかいしつ電流をとり出すために必要な条件

うすい塩酸や食塩水などの電解質の水溶液に 2 種類の異なる金属板を入れて導線でつなぐと，金属と金属の間に電圧が生じて電流をとり出すことができる。砂糖水やエひ でんかいしつ

タノールなどの非電解質の水溶液や，同じ種類の金属では電圧は生じない。
実験

金属板と水溶液を選び，電流が流れるかを調べる【方法】 図のようにして，水溶液と金属板の組み合わせを変え光電池用モーターて調べる。
【結果】 ①

うすい塩酸に 2 種類の異なる金属板を入れると，水溶液電流が流れる。同じ種類の 2 枚の金属では電流は流れない。
② 砂糖水にどの 2 種類の金属を入れても，電流は流れない。
③ 長い時間，電流をとり出したとき，電子オルゴールの鳴ルの鳴り方や光電池用モーターの回り方はおそくなる。
る。
⑵

電流をとり出すときに生じる電圧

電子オ
オルゴール水溶液や金属の組み合わせを変える
組みelp

せいせいすい金属
ときは，精製水で金属板を洗う。

生じる電圧の大きさは，組み合わせる金属により異なる。また，る電圧の大きさは，組み合わせる金属により異は，組み合わせる金組み合わせるどちらが＋極になり，どちらが−極になるかも，組み合わせる金属により異なる。になる
み合わせる金属により異なる
金属により異なる⑶

金属板の表面の化学変化

電流をとり出すとき，どの金属板の組み合わせでも，金属板の表面の−極電流をとり出すとき，どの金属板の組み合わせでも，金属板のとき，どの金属板の組み合わせでも，の金属板の組み合わせ

ma

では金属板がとけ，＋極では気体が発生する。
極では生する。
でん ち⑷

電池 化学変化を利用して，化を利用して，物質のもつ化学エネルギーを電気エネルギーに変え物質のもつ化学エネルギーを電気エネルギーに変える装置を電池という。
質のもつ化学エネルギーを電気エネル
つ化学エネルギーを電気確認問題
題1S

次の問いに答えなさい。に答えなさい。

電解質

□⑴

電流をとり出すことができる水溶液は電解質ですか，非電解質ですか。
流をとり出すことができる水溶液は電解質ですか，非電解すことができる水溶液は電解質です
ことができる水溶液は電解□⑵電流をとり出すことができる金属板枚の組み合わせは，異なる 2 種類ですか，同じ種類ですか。
流をとり出すことができる金属板ことができる金属板 2 枚の枚の組み合わせ□⑶

電流をとり出すとき，金属板の表面から気体が発生するのは，＋極ですか，−極ですか。
とり出すとき，金属板の表面から金属板□⑷

電池は，物質のもつ何エネルギーを電気エネルギーに変えますか。
質のもつ何エネ

学習 2⑴異なる 2 種類＋極化学エネルギー

金属のイオンへのなりやすさのちがいと電池のしくみ
あ えん

亜鉛，マグネシウム，銅と塩酸の反応のようす

亜鉛，マグネシウムは金属板の表面がとけ，原子がよう電子を失って陽イオンとなり，塩酸の中にとけていく。銅は塩酸と反応しない。つまり，塩酸と反応したマグネシウムと亜鉛は陽イオンになりやすく，塩酸と反応しない銅は，陽イオンになりにくい。
ひ かく⑵金属のイオンへのなりやすさの比較 銅，マグネシウム，亜鉛の陽イオンの水溶液と，それぞれの金へん属片の反応を調べると，次のようになる。
りゅうさん

硫酸銅水溶液CuSO4
銅 Cu56

マグネシウム Mg

銅が付着する。

亜鉛 Zn

銅が付着する。

理科 3 年

硫酸マグネシウム水溶液
MgSO4

硫酸亜鉛水溶液
ZnSO4

反応しない。

反応しない。
亜鉛が付着する。

反応しない。

ぞれの金属片の反応を調べる。
【結果】 ① 銅は，硫酸マグネシウム水溶液，硫酸亜鉛水溶液に反応しない。
② マグネシウムは，硫酸銅水溶液，硫酸亜鉛水溶液に反応する。

硫酸亜鉛水溶液【方法】 図のようにして，銅，マグネシウム，亜鉛の陽イオンの水溶液と，それ金属片
硫酸マグネシウム水溶液

金属のイオンへのなりやすさを調べる

硫酸銅水溶液実験③ 亜鉛は，硫酸銅水溶液に反応し，硫酸マグネシウム水溶液には反応しない。
⑶

銅，マグネシウム，亜鉛の陽イオンへのなりやすさ

硫酸 ▼硫酸銅水溶液に亜鉛片銅水溶液に亜鉛片を入れたときの変化と，硫酸亜鉛水溶液にを入れたときのモデル▼硫酸亜鉛水溶液にマグネシウム片を入れたときのモデル

CuZn

マグネシウム片を入れたときの変化のモデルから，陽イオンへのなりやすさは次のようになることがわかる。

−Cu−2−SO4−
Zn−

マグネシウム ＞ 亜鉛 ＞ 銅2＋

Cu2＋SO4−
Mg−
マグネシウムMg2＋Zn

亜鉛 Zn

⑷

金属の単体と，別の金属の陽イオンの反応

イオンになり硫酸銅水溶液酸銅水
CuSO42＋−Zn−

2−2＋2＋

Zn

2＋2＋Mg

硫酸亜鉛水溶液 ZnSO4やすい金属の単体は，イオンになりにくい金属の陽イオンに電子をあたえて，陽イオンになって水溶液電子をあたえて，陽イオelp

中にとけ出す。一方，イオンになりにくい金属の陽イオンは，イオンになりやすい金属の単体から電子オンは，イオンになりやすい金属になを受けとって，金属の単体になる。
うすい塩酸に亜鉛板と銅板を入れた電池
池マイナス①−極での反応▼電池のモデル
電池のモデル

亜鉛原子が電子を子を 2 個失って亜鉛イオンとな亜鉛イオンとなオンとな

プラス②＋極での極での反応

2 e−

S

塩酸中の水素イオンが導線から流れてくる電
塩酸中の水素イオンが導線から流れてく酸中の水素イオンが導線から子を受けとって水素原子となり，それが個結びついて水素分受水素原子となり，それが素原子となり，それが 2 個個結びつ水素分なり水素となって空気中水素となって空気中に出て子となり，気体の水素となって空気中に出ていく。
2 H＋ ＋③

2 e−

この電池の問題点の問

確認問題

2（ 2 H）−極＋Znn2＋＋−−−−2＋−
Zn
−

亜鉛板

−−−2＋Cl

Zn

−

ClCl

− ＋ −
H −＋H −

次の問いに答えなさい。
問いに答え□⑶ うすい塩酸に亜鉛板と銅板を入れた電池の＋極は，どちらの金属板ですか。
⑶の電池で，＋極の金属の表面から発生する気体は何ですか。

ダニエル電池ダニエル電池塩酸を水溶液とした電池の問題点を改良した。
まく

硫酸銅水溶液硫酸亜鉛水溶液と硫酸銅水溶液を使用し，この▼ダニエル電池のモデル
硫酸亜鉛
水溶液

電極を入れる水溶液

亜鉛
マグネシウム
銅板
水素

資料

2 種類の水溶液をセロハン膜で区切り， 2 種類の水溶液がすぐに混ざらセロハン膜ないようにしてあるが，電流を流すために必要なイオンは通過させる。
②

銅板

可燃性の気体である水素が発生し，すぐに電圧が低下する。の気体

マグネシウムと亜鉛では，陽イオンになりやすい金属はどちらですか。

①−

亜鉛が うすい塩酸とける。

H2

□⑵

⑴

−

電子が銅板へ 電子を HH H受けとる。 −移動する。

銅と亜鉛では，陽イオンになりやすい金属はどちらですか。

学習 3

電流の向き
電流−電子の電子の移動の向き

□⑴

□⑷

−

−＋極ma

り，塩酸にとける。電子は，導線を通って銅板へ流れる。
は，導て銅板へ流れる。
へ流れる
Zn

水素の発生

⑸

電極で使用する金属液に入れる。

亜鉛板を硫酸亜鉛水溶液に，銅板を硫酸銅水溶
亜鉛板

銅板
理科 3 年57でん ち実験

ダニエル電池の電圧の値や，電極の表面の変化を調べる。

【方法】 図のように作製した，ダニエル電池の電圧の値やモーターの回り方，電極の表面の変化を調べる。

セロハン
チューブ

亜鉛板

【結果】 ① 電圧は一定の値を示す。

＋−

銅板

光電池用
モーター

② モーターは同じ速さで回っている。
③ 電極の表面から気体は発生しない。

硫酸亜鉛水溶液

金属板どうしが直接ふれないようにする。

ダニエル電池の電極での反応
マイナス①▼ダニエル電池のしくみ

あ えん ばん− 極での反応りゅうさん

亜 鉛 板 の亜鉛原子が電子を失って亜鉛イオンとすいようえき−極

Zn2＋ ＋−−

プラス②＋極での反応

導線を通って−極から流れてきた電子を，硫酸銅酸銅水溶液の銅イオンが受けとり，銅となる。

電子が銅板へ移動する。

Cu
③＋2e−

−

亜鉛板 銅板−−elp

SO422＋

亜亜鉛がとけとける。
Zn2＋

硫酸亜鉛水溶液
硫液

ダニエル電池から得られる電気エネルギー
ルギー

−

セロハン膜

−
Zn
−

SO4Cu

電流の向き電子を受けとる。

2−2−2+−−

2 e−−＋極電子の移動の向きなって硫酸亜鉛水溶液中にとけ出す。
Zn

電圧計

−⑵

硫酸銅水溶液−Cu

銅が −できる。

Cu

硫酸銅水溶液

亜鉛から放出された電子が導線を通って銅板に向かうら放出された電子が導された電子が導て銅とき，外部に電気エネルギーをとり出すことができ，約1.1Vの電圧を長い時間安定して得られる。
とり出ができ，約1.1V
約1.1V の電圧を長い時の電圧を長い時間得

確認問題

3maS

次の問いに答えなさい。に答え□⑴

塩酸を水溶液とした電池の問題点を改良した電池を何といいますか。
液とし問題点を改良した電池を何といいますを改良した電池を何とい□⑵⑴の電池からは，水素は発生しますか，発生しませんか。
電池か素は発生しますか，発生しませんか。
生しますか，発生しませんか。

□⑶⑴の電池から長い時間安定して得られるのは，何エネルギーですか。の電池から長い時間安定して得られるのは，何エネルギーです
長い時間安定して得られるのは，何エい時間安定して得られるの学習 4

身のまわりの電池の電池

いち じ

⑴にじ

一次電池と二池と 次電池

①

一次電池
池

ダニ
ダニエル電池発生しない。
電気エネルギー

資料

かん

使うと電圧が低下し，もとにもどらない電池を一次電池という。マンガン乾使うと電圧が低下し，もとに圧が低下
電池やアルカリ乾電池は，一次電池である。
は，一次電池である。
②

二次電池

外部から逆向きの電流を流すと低下した電圧が回復し，くり返し使うことができる電池
外部から逆向きちく

じゅうでん

なまりを二次電池（蓄電池）池）という。電池を回復させる操作を充と電という。車のバッテリーなどで使われる鉛
ちく

けいたい

蓄電池や，携帯電話などで使われるリチウムイオン電池は，二次電池である。
ねんりょう

⑵

燃料電池 水の電気分解とは逆の化学変化を利用する電池を燃料電池といい，水素と酸素が化学変化を起こすときに発生する電気エ水素 ＋ 酸素

水2 H2 ＋2 H2O

O2電気エネルギー

ネルギーを直接とり出す。

確認問題

次の問いに答えなさい。

□⑴

使うと電圧が低下し，もとにもどらない電池を何といいますか。

□⑵

外部から逆向きの電流を流して電圧をもとにもどす操作を何といいますか。

□⑶
584

水の電気分解とは逆の化学変化を利用する電池を何といいますか。

理科 3 年

一次電池
充電
燃料電池

金属イオンへのなりやすさの比較
くうらん

空欄をうめて，実験の方法や結果を整理しなさ

次の問いに答えて，実験のポイントをまとめない。

さい。

【実験の方法】【実験の方法について】⑴ 試験管に水溶液を入れる。

①❶

うすい硫酸銅水溶液は何色ですか。

青色

6 本の試験管に，うすい硫酸銅水溶液，うすい硫酸マグネシウム水溶液，うすい硫酸亜鉛水② 試薬が皮膚についたときは，どのようにしますか。

すぐに多量の水で洗い流す。

溶液を 2 本ずつ入れる。
ひうすい硫酸銅水溶液

うすい硫酸マグネシウム水溶液

うすい硫酸亜鉛水溶液

へん⑵ふ※試薬が皮膚についたときは，すぐに多量の水で洗い流す。目に入った
場合は，すぐに水で洗い，先生に報告する。

③ 試薬が目に入ったときは，どのようにしますか。

すぐに水で洗い，先生に報告する。
【結果の整理について】④

銅は硫酸マグネシウム水溶液と硫酸亜鉛水溶液
グネシウム水溶のどちらと反応しましたか。
らと反応しましたか。

elpma
S

どちらにも反応しなかった。
どちらにも反応しなにも⑤水溶液に金属片を入れる。

マグネシウムは硫酸銅水溶液と硫酸亜鉛水溶液
マグネシウムは硫酸銅水溶液と硫シウムは硫酸は硫酸のどちらと反応しましたか。
どちらと反応しました
らと反応しました❷ うすい硫酸銅水溶液の入った試験管に，それ，それどちらにも反応した。
どちらにもどちらにも反た。

ぞれ，（① マグネシウム ）と亜鉛を入れる。
亜鉛を
うすい硫酸マグネシウム水溶液の入った試験管
水溶液の験管に，それぞれ，銅と（②鉛亜鉛）を⑥

亜鉛は硫酸銅水溶液と硫酸マグネシウム水溶液
亜鉛は硫酸銅水溶液と硫亜鉛は硫酸銅水グネシのどちらと反応しましたか。のどちらとのどちらと反応しまか。

硫酸銅水溶液と反応した。
硫
硫酸銅溶液と入れる。うすい硫酸亜鉛水溶液の入った試験管
い硫酸溶液の入った試験管
た試験管
れぞれ （③に，それぞれ，ネシウムを入れる。
ム水溶液
すいうすい硫酸銅水溶水溶液銅）とマグとマ金属片

マグネシウムマグ亜亜鉛

亜鉛
うすい硫酸亜鉛水溶液

銅亜鉛になりやすいと考えられますか。

亜鉛

マグネシウムが陽イオンになりやすいと考えられますか。

マグネシウム⑩ 銅，マグネシウム，亜鉛を陽イオンになりやす

うすい硫酸銅 うすい硫酸マグ うすい硫酸亜鉛水溶液
ネシウム水溶液
水溶液
反応しなかった④反応しなかった⑤亜鉛が付

マグネシウム 銅が付着した

した⑧ ④，⑥より，銅と亜鉛では，どちらが陽イオン⑨ ⑤，⑥より，マグネシウムと亜鉛では，どちら▶水溶液に金属片を入れたときの変化⑥銅が付着

マグネシウム銅【結果の整理】

亜鉛

よう陽イオンになりやすいと考えられますか。
オンになマグ
うすい硫酸マグネシウム
液
水溶液

銅

⑦ ④，⑤より，銅とマグネシウムでは，どちらが④，，銅と着した
反応しなかった▶硫酸銅水溶液の色の変化
マグネシウムや亜鉛と反応した硫酸銅水溶液では，青色が（⑦ うすくなった ）。

い順にならべ，○＞△＞×のように書きなさい。

マグネシウム＞亜鉛＞銅⑪ 硫酸銅水溶液に亜鉛片を入れたとき，亜鉛片にはどのような変化が起こりますか。

亜鉛原子が電子を 2 個失って，水溶液中にとけ出す。
⑫ 硫酸銅水溶液に亜鉛片を入れたとき，硫酸銅水溶液にはどのような変化が起こりますか。

水溶液中の銅イオンが，電子を 2 個受けとって銅原子になり亜鉛片に付着する。
理科 3 年59基 本 問 題
1 右の図のような装置を用いて，水溶液から電すいようえき流がとり出せるか調べました。
□⑴

1

学習 1−＋水溶液を砂糖水にして， 2 種類の異なる金属を入れたとき，電流はとり出せますか。

□⑵⑴ とり出せない。
⑵①

水溶液をうすい塩酸にして， 2 枚の金属板の組み合わせを変えました。

水溶液② とり出せない。

電圧計① 金属板を銅板とマグネシウムリボンにしたとき，電流はとり出せますか。

⑶①

電解質

②2

② 金属板を銅板と銅板にしたとき，電流はとり出せますか。
□⑶

次の文は，図の装置で電流をとり出す方法を述べたものです。①，②にあてはまる語句を書きなさい。

⑷ 化学エネルギーを（ ① ）の水溶液に（ ② ）種類の異なる金属を入れて導線でつない線でつなだとき，電流がとり出せる。
□⑷

表現力
へんかんelpma

鉛板とと銅
2 右の図は，うすい塩酸に亜鉛板
あ えんばんん

板を入れた電池です。

ア

うすい塩酸中の水素イオンが水素酸中の水が水素−

亜鉛板

S

ちらですか。
す

うすい
すい
塩酸

金属が塩酸中にとけ出しているのが塩け出しているの

＋

⑴

銅板

⑵

亜鉛板

⑶

ア

⑷①

水素②

電圧

③

ダニエル

銅板
銅は，亜鉛板，銅板のどちらですか。
板，ちらですちらですか。

電流

電圧計

□⑶

電子が移動している向きは，図のア，イのどちらですか。
動しきは，図イの□⑷の文は，うすい塩酸に亜思考力 次の文は，うすい塩酸に亜鉛板と銅板を入れた電池の問題点を述べたものです。①〜③にあてはまる語句を書きなさい。
①〜③にあて可燃性の気体である（ ① ）が発生し，すぐに（ ② ）が低下する。
こくふく

この問題点を克服した電池が（③）電池である。

3 次のア〜ウの電池について，あとの問いに答えなさい。
ア 燃料電池イ二次電池

ウ

学習 4一次電池□⑴

上のア〜ウのうち，充電によって電圧がもとにもどる電池はどれですか。

□⑵

上のア〜ウのうち，水素と酸素が化学変化するときに発生する電気エネ
ルギーを直接とり出す電池はどれですか。

□⑶

上のア〜ウのうち，使うと電圧が低下し，もとにもどらない電池はどれですか。

60

理科 3 年

変換した。
換2

イ

学習 2・3原子になるのは，亜鉛板，銅板のどなるの鉛板，銅板のど板，銅板のど□⑵

電気エネルギーに電図の装置で電流をとり出したとき，何エネルギーを何エネル何エを何エネルギーに変換しましたか。

□⑴

とり出せる。

⑷ダニエル電池は，電圧を長い時間安定して得られる。
3⑴

イ

⑵

ア

⑶

ウ

練 習 問 題に 2 枚の金属板を入れると，光電池用モーターが回りました。
□⑴

発泡ポリスチレン

1 右の図のような装置をつくり，水溶液

1

モーターが回ったときの水溶液と金光電池用モーター

属板の組み合わせとして適切なもの

エ

⑵

イ

⑶ マグネシウムよりを，次のア〜エから選びなさい。
ア うすい塩酸，銅板，銅板⑴

イ

砂糖水，銅板，鉄板

エ

食塩水，鉄板，亜鉛板

陽イオンになりにじょうりゅうすい

ウ

蒸留水，鉄板，亜鉛板□⑵

モーターの回り方はどうなりますか。次のア〜ウから選びなさい。
ア 回り方が速くなる。

イ

回り方がおそくなる。

ウ 回り方は変わらない。
□⑶

くいから。

モーターが回ってからそのままにしておきました。しばらくすると，⑶陽陽イオンになりや
すすい金属が−極，なりなりにくい金属が極に＋極になる。

elpmaS

グネシ
たと思考力 モーターが回ったときの金属板を亜鉛とマグネシウムにしたとき，亜鉛板が＋極になりました。なぜ，そうなりましたか。
りまし2 右の図のように，うすい塩酸に銅A板と亜鉛板を入れ，電圧計につなぎつなぎました。
□⑴

B

亜鉛板は，＋極，−極のどちら＋極，ちらになりますか。
ますか□⑵

2

亜鉛板の表面で起こっている反板
起こっている反こっている反応について，正しく説明しているいて説明しているものを，次のア〜エから選びなさい。のア選びなさい選びなさい。

亜鉛板

うすい
う塩酸

銅板
銅⑴

−極⑵

イ⑶①

Zn2＋②

2 e−

電圧計

⑷電流の向きア 亜鉛原子が電子を個失って亜鉛イオンとなる。
子が電子を 1 個失って個失って亜鉛イオン

イ 亜鉛原子が電子を個失って亜鉛イオンとなる。
が電子を 2 個失って亜鉛Ｂ

電子の移動する向き Ａ

ウ 亜鉛イオンが電子をが電子を 1 個受けとって亜鉛原子となる。
個受エ 亜鉛イオンが電子を電子を 2 個受けとって亜鉛原子となる。
□⑶ ⑵の反応は，次のように表せます。
①，②にあてはまる化学式を書きなさい。
Zn（①）

＋（②）

□⑷

電流の向き，電子の移動する向きは，図のＡ，Ｂ のどちらですか。

□⑸

表現力 銅板の表面からは気体が発生していました。このとき，銅板の表面で起こった化学変化を，次のように説明しました。①，②にあてはまる語句を書きなさい。
（①）イオンが（②）を 1 個受けとって（（①）原子が 2 個結びついて（①①）原子となり，⑸①水素②電子⑷電子は，導線を通って，亜鉛板から銅板へ向かって流れる。電流の向きは，電子の移動する向きと逆である。

）
分子になった。

理科 3 年61