金属イオン
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」㋐。
0. どういう論点か
金属は、種類によって陽イオンへのなりやすさが違います。
なりやすい金属を、なりにくい金属のイオンが溶けた水溶液に入れると、
なりやすいほうが溶け出し、なりにくいほうが金属として出てきます。
中学で扱うのは次の 3 つの順番です。
マグネシウム ＞ 亜鉛 ＞ 銅（左ほど陽イオンになりやすい）
この順番さえ分かれば、どの組み合わせで何が起こるかはすべて決まります。
引っかけの分かれ目は次の 3 つ。
- なりにくい金属を、なりやすい金属のイオンの水溶液に入れても何も起こらない
- 硫酸銅水溶液の青色の正体は銅イオン Cu²⁺（反応が進むと色がうすくなる）
- 溶け出した金属は電子を失い、付着した金属は電子を受け取っている
1. イオンへのなりやすさ
根拠: 学習指導要領 1-(6)-イ-㋐
マグネシウム・亜鉛・銅を、陽イオンになりやすい順に並べよ。
マグネシウム ＞ 亜鉛 ＞ 銅
硫酸銅水溶液に亜鉛板を入れると、どうなるか？
亜鉛板の表面に赤い銅が付き、水溶液の青色がうすくなる
亜鉛のほうが陽イオンになりやすいため、亜鉛が溶け出して銅が出てくる。
上の反応で、亜鉛と銅イオンに起きていることを、電子のやりとりで説明せよ。
亜鉛＝電子を 2 個失って亜鉛イオンになり、溶け出す（Zn → Zn²⁺ + 2e⁻）
銅イオン＝電子を 2 個受け取って銅原子になり、付着する（Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu）
e⁻ は電子を表す。
硫酸銅水溶液の青色がうすくなるのはなぜか？
青色のもとである銅イオン Cu²⁺ が減っていくから
銅イオンが銅原子になって、板に付着していく。
硫酸亜鉛水溶液に銅板を入れると、どうなるか？
何も起こらない
銅は亜鉛より陽イオンになりにくいので、溶け出さない。
硫酸亜鉛水溶液にマグネシウム板を入れると、どうなるか？
マグネシウム板の表面に亜鉛が付く
マグネシウムのほうが陽イオンになりやすいため。
硫酸マグネシウム水溶液に亜鉛板を入れると、どうなるか？
何も起こらない
亜鉛はマグネシウムより陽イオンになりにくい。
2. 実験の結果の読み方
根拠: 学習指導要領 1-(6)-イ-㋐
金属 A を、金属 B のイオンを含む水溶液に入れて、A の表面に B が付いた。どちらが陽イオンになりやすいか？
A
なりやすい A が溶け出し、なりにくい B が金属として出てきた。
3 種類の金属と、それぞれのイオンを含む水溶液の組み合わせを全部試すとき、変化が起こる組み合わせは何通りあるか？
3 通り
マグネシウム → 亜鉛の水溶液、マグネシウム → 銅の水溶液、亜鉛 → 銅の水溶液。
なりやすい金属を、なりにくい金属の水溶液に入れたときだけ起こる。
硝酸銀水溶液に銅線を入れると、銅線のまわりに銀が付き、水溶液が青くなる。ここから何が分かるか？
銅は銀より陽イオンになりやすい
溶け出した銅が銅イオン Cu²⁺ になり、水溶液が青くなった。