化学分野の用語と知識の問題
容器の中をセロハン膜で 2 つに仕切り、一方に硫酸亜鉛水溶液を入れて亜鉛板を、もう一方に硫酸銅水溶液を入れて銅板をそれぞれひたした。亜鉛板と銅板を導線でプロペラ付きの小型モーターにつないだところ、モーターが回った。この電池をダニエル電池という。
このダニエル電池について述べた文として正しいものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 亜鉛板が＋極、銅板が−極になる。
- イ 銅板の表面では、水溶液中の銅イオンが電子を受け取って銅になり、銅板に付着する。
- ウ 電子は、導線の中を銅板から亜鉛板の向きに移動する。
- エ 亜鉛板の表面では、亜鉛原子が電子を受け取って亜鉛イオンになり、水溶液中に溶け出す。
この問題で使うもの
- 化学電池と金属のイオンへのなりやすさ（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（5 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
亜鉛と銅では、どちらがイオンになりやすいかを思い出そう。
ヒント 2
イオンになりやすい金属は、電子を失って陽イオンになり水溶液中に溶け出す。その金属の板に残った電子が導線へ流れ出す。
ヒント 3
亜鉛板で起こる変化から、どちらの板が−極か、電子が導線をどちら向きに流れるかを決めると、ア・ウ・エのうち少なくとも 2 つは誤りとわかる。
答えと解説
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イ
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解説を読む
亜鉛は銅よりもイオンになりやすい金属である。そのため、ダニエル電池では次の変化が起こる。
- 亜鉛板：亜鉛原子 が電子を 2 個失って亜鉛イオン になり、水溶液中に溶け出す（）。亜鉛板に残った電子が導線へ流れ出すので、亜鉛板は−極になる。
- 銅板：導線を通ってきた電子を、硫酸銅水溶液中の銅イオン が受け取って銅 になり、銅板の表面に付着する（）。銅板は＋極になる。
したがって、正しいのはイである。
ほかの選択肢について
- ア：極が逆である。イオンになりやすい亜鉛の板が−極、銅板が＋極になる。
- ウ：電子の移動の向きが逆である。電子は導線の中を−極の亜鉛板から＋極の銅板へ移動する（電流の向きは銅板から亜鉛板）。
- エ：「電子を受け取って」が誤りである。亜鉛原子は電子を失って（放出して）亜鉛イオンになる。
別解
ダニエル電池では、イオン化傾向の大きい亜鉛が電子を失って亜鉛イオンになる（）ので亜鉛板が−極、銅板が＋極になる。
ア: 亜鉛板が＋極、銅板が−極としているので誤り（実際は亜鉛板が−極、銅板が＋極）。
イ: 銅板では水溶液中の銅イオンが電子を受け取って銅になり（）、銅板に付着する。正しい。
ウ: 電子は導線中を−極（亜鉛板）から＋極（銅板）へ移動するので、銅板から亜鉛板の向きは誤り。
エ: 亜鉛板では亜鉛原子が電子を「失って」亜鉛イオンになる。「受け取って」は誤り。
正しいのはイのみ。