理科
中学生

うすい硫酸に亜鉛板と銅板を入れると亜鉛板が-極、銅板が+極の電池ができる。

(1)うすい硫酸中の水素イオンが引かれるのは、亜鉛板、銅板のどちらですか

(2)銅板で発生する期待の化学式を求めなさい

という問題がわからないので教えてください😭

回答

電流が流れる向きと電子が流れる向きが違う
ということは分かりますか?

電流は+極から-極に向かって導線中を流れますが、
実際には
電子が-極から+極に向かって移動しているのでしたよね。

問題で亜鉛版が-極になっていることから
亜鉛版の方では電子が放出、
つまり物質が電子を放出して陽イオンになる反応か、陰イオンが電子を放出して物質が発生する反応が起き、
銅板の方では電子を受け取る、
つまり陽イオンが電子を受け取って物質が発生する反応か、物質が電子を受け取って陰イオンになる反応が起きることが分かりますね。

⑴ここで水素イオンは陽イオンと陰イオンのどちらでしょうか?
それがわかればどちらに引きつけられるかがわかると思います。

また、⑴が分かれば⑵で発生する気体が何なのか分かると思います。

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この電池のしくみの説明です。

①亜鉛板が陽イオンである亜鉛イオンになる。
中学ではおそらく習わないのですが一般的に金属がイオンになるときには陽イオンになります。非金属ながら水素は例外で、こいつも陽イオンになります。その他ありますが、現段階では陽イオン=金属のイオン+水素イオンと覚えていたらいいと思います。復習ですが、陽イオンになるということは電子をどうすることでしょうか?電子を外に放出することですよね。(陽子をもらうわけねはないです。)ここら辺が危ういならば復習してくださいね。

ここで、亜鉛と銅では亜鉛の方が陽イオンになりたがります。ここら辺の話は高校内容になりますが、イオン化傾向といって金属によってどれくらい陽イオンになりたいか、言い換えればどれくらい電子を出したいかという度合いが変わってきます。亜鉛の方が銅よりイオン化傾向が高いから、亜鉛は陽イオンになり、負けた銅はイオンにはなりません。

②電子が亜鉛→銅に動く
亜鉛は陽イオンである亜鉛イオンになったということなので、言い換えれば電子を出したということです。この電子は導線を伝います。この導線に電気を流すことこそが電池の役割であり、この実験の目的です。この電子は導線を伝って銅板の方へやってきます。

③銅板付近で水素発生
銅は亜鉛よりもイオン化傾向が小さく、そのまんまの状態(単体として)存在しています。この銅板は電子を受け取らず、この電子を受けとるのは水素イオンです。この水素イオンはどこから出てきたかというと、硫酸がH+とSO4^2-に水溶液中で電離していて、この硫酸から生じたものです。(ごく一部だけ水がH+とOH-に電離しているのですが、硫酸から生じたH+に比べればごく少量です。)
銅Cuはイオンになるにしても陽イオンになるので、電子を失わないといけません。だから、電子を受けとることはありません。それはわかると思いますが、電子を受けとる相手がH+じゃなくてZn^2+でもいいんじゃないかと思うかもしれませんが、これもイオン化傾向の話です。Znの方がHよりも陽イオンになりやすい、陽イオンの状態を好むため、電子をどっちかが受けとるとなれば陽イオンのままでいるのが大好きなZn^2+とZn^2+に比べればそこまででもないH+ではH+が受け取って、もとのH原子となり、結び付いてH2となります。

ブドウくん

したがって、
(1)は③の説明から銅板です。
(2)はH2です。

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