化学変化と電池
このノートの問いがそのまま復習カードになり、忘れかけたころに出題されます。
学習指導要領 第 1 分野 (6) 化学変化とイオン ア (イ)「化学変化と電池」㋑。
0. どういう論点か
金属イオン で、亜鉛を硫酸銅水溶液に入れると、亜鉛から銅イオンへ電子が移ることを見ました。
この電子を導線を通して移らせれば、途中で電流として取り出せます。それが電池です。
中学で扱うのはダニエル電池です。
電子 →→→ （導線）→→→
亜鉛板（− 極） 銅板（+ 極）
硫酸亜鉛水溶液 ｜セロハン｜ 硫酸銅水溶液
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
（亜鉛板が溶ける） （銅板に銅が付く）
陽イオンになりやすい金属のほうが − 極になります。
引っかけの分かれ目は次の 3 つ。
- 電子は − 極から + 極へ、電流は + 極から − 極へ（向きが逆）
- セロハンは 2 つの水溶液をすぐには混ぜないが、イオンは少しずつ通す（完全にふさぐのではない）
- 電池は化学エネルギーを電気エネルギーに変えている（電気をためているのではない）
1. 電池のしくみ
根拠: 学習指導要領 1-(6)-イ-㋑
電池（化学電池）とは、何エネルギーを何エネルギーに変える装置か？
化学エネルギー → 電気エネルギー
物質がもっている化学エネルギーを、化学変化によって電気として取り出す。
電池をつくるには、何が必要か？
電解質の水溶液と、種類の異なる 2 種類の金属
同じ種類の金属どうしでは電流は流れない。
2 種類の金属のうち、どちらが − 極になるか？
陽イオンになりやすいほう
なりやすい金属が電子を放出し、その電子が導線を通って他方へ流れる。
2. ダニエル電池
根拠: 学習指導要領 1-(6)-イ-㋑
ダニエル電池は、どんな組み合わせでできているか？
硫酸亜鉛水溶液に亜鉛板、硫酸銅水溶液に銅板を入れ、2 つの水溶液をセロハン（素焼きの板）で仕切ったもの
ダニエル電池で、− 極と + 極はそれぞれどちらか？
− 極＝亜鉛板、+ 極＝銅板
亜鉛のほうが陽イオンになりやすいため。
ダニエル電池の − 極（亜鉛板）で起こる反応は？板はどうなるか？
Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
亜鉛が電子を失って亜鉛イオンになり溶け出すので、亜鉛板はうすく（細く）なる。
ダニエル電池の + 極（銅板）で起こる反応は？板はどうなるか？
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu
銅イオンが電子を受け取って銅になるので、銅板に銅が付着する。
硫酸銅水溶液の青色はうすくなる。
ダニエル電池で、電子と電流はそれぞれどちら向きに流れるか？
電子＝亜鉛板 → 導線 → 銅板
電流＝銅板 → 導線 → 亜鉛板（電子と逆向き）
セロハンの役割は何か？
2 つの水溶液がすぐに混ざらないようにしつつ、イオンを少しずつ通すこと
混ざると亜鉛板の上で直接銅が出てきてしまい、電子が導線を通らない。
イオンが通れないと、電流が続かない。
3. 身の回りの電池
根拠: 学習指導要領 1-(6)-イ-㋑
使いきりの電池と、充電してくり返し使える電池を、それぞれ何という？
使いきり＝一次電池、充電できる＝二次電池（蓄電池）
一次電池と二次電池の例を、それぞれ 2 つ挙げよ。
一次電池＝マンガン乾電池・アルカリ乾電池
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
二次電池を充電するとき、何が起こっているか？
外から電流を流して、放電のときと逆向きの化学変化を起こしている
化学エネルギーを蓄え直している。
燃料電池とは、どんな化学変化を利用した電池か？
水素と酸素が結び付いて水ができる化学変化（2H₂ + O₂ → 2H₂O）
水の電気分解のちょうど逆。出てくるのが水だけなので、環境への影響が小さい。