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(1)電池は、電離という化学反応によって電子が放出されて、それを電気エネルギーに変換する装置です。今回は得られた電気エネルギーを電子オルゴールという音エネルギーに変換しています。よく混同しやすい電気分解との違いは、電気分解は外から強制的に電気を流すことで無理矢理炭素棒に電気が流し、水溶液の中のイオンを単体として取り出す装置なので、電気エネルギーを化学エネルギーに変換する装置です。
(2)~(4)
ここからはこの電池の一連の流れを説明します。
①塩酸(塩化水素の水溶液)は水溶液中で陽イオンの水素イオンと陰イオンの塩化物イオンに分かれます。なぜ分かれるのかまでは中学理科では説明できません。
HCl→H+ + Cl- (2)の答え
②亜鉛板と銅板のうち、亜鉛板の方で、亜鉛が亜鉛イオンになって溶けだす反応がおこります。(なぜ銅でなく亜鉛なのかの理由は中学理科では説明できません。)亜鉛は陽イオンの亜鉛イオンZn^2+となり水溶液の中に溶け出して、その代わり電子を2個放出します。
Zn→Zn^2+ + 2e-
これをまとめれば(3)の答え
③次に、亜鉛板から出た電子が導線を伝って銅板の方に流れます。この電子の流れこそがこの実験の目的です。
④銅板は電子を受けとるので電子が貯まっていきます。そこで、水溶液中にあった陽イオンの水素イオンが集まってきて、水素イオンが電子を受け取り水素原子となり、2つ結合して水素分子となります。2H+ + 2e- →H2
(これをまとめると(4)の答え)
(5) 電子の流れと電流の流れは定義上逆なので銅板が+極、亜鉛板が-極となります。
(6) まずZn→Zn^2+ + 2e-により50個の亜鉛原子は100個の電子を放出します。
2H^+ + 2e- →H2により100個の電子は同数の100個の水素イオンとくっついて50個の水素分子となり、答えは100個です。
(7)最初に述べたように、電池は電解質の水溶液でないと陽イオンと陰イオン
に電離しないので電子を受けとる相手(今回ならH+)がいなくなるので電池として機能しなくなります。また、同じ金属板を使った場合も電気は流れません。(中学理科では説明できません。)
ありがとうございます！