【中三応援プログラム】金属の溶けやすさで電池の成りやすさ比較（２０２１年富山）

今日は、太陽暦でいう一年の最後の日の１２月３１日です。

しかし、世の中では「大晦日（おおみそか）」という人もいます。

大みそかの意味をしっかり分からないけど、みんなが使っているからなんとなく大みそかという人も多いのではないでしょうか？

こよみには

太陽を基準とした太陽暦と月を基準とした太陰暦があります。

日本では古くから　太陰太陽暦を使っていました。

太陰暦は新月（朔月）を１日として月が次の朔月になるまでが２９．５日かかるから

それを１２か月で１年としていました。

すると、一年が作物を作る時期とどんどんずれていくということで、閏月などをいれて作物を作る時期に合わせていた。

太陽暦はもともと作物を作る時期に合わせて作られているこよみ、

季節の変わり目を太陰暦に合わせたものが太陰太陽暦

朔月になる日の前日をみそかといいます。大みそかは１２月のみそか

ということは、太陽暦を使っている現代では大みそかは本当は違うということです。

明日は朔月ではないからです。

ということで月の動き、太陽の動きを考えると面白い！

今日も北陸の問題を考えます

２０２１年富山県の問題である。石川県ではマグネシウムと銅と炭素で酸素との結びつき方で酸化のしやすさを比較した。

　富山県の問題では、電池の負極になりやすさで酸化のしやすさを比較している。

イオンになりやすいほど酸化しやすい。

イオンの成りやすさをイオン化傾向といい

　ﾘﾁｳﾑ　ｶﾘｳﾑ　ｶﾙｼｳﾑ　ﾅﾄﾘｳﾑ　マグネシウム　アルミニウム　亜鉛　鉄　銅

　Ｌi　＞　Ｋ　＞Ｃａ＞　Ｎａ＞　Ｍｇ　　＞　Ａｌ　＞　Ｚｎ＞　Ｆｅ＞　Ｃｕ

というのを中学でも２０２１年から学習することになった。

　さらに電子を　今まで　⊖と表記していたものを　ｅ⁻　であらわすことになった

　⊖⊖　といままで書かれていたが今年から　２ｅ⁻と書かれることになった。

　また、金属によって電池のなりやすさが今年から本格的に習うことになっているのでこの富山県のような問題が今後も増えると考えられる。

<実験1>ボルタ電池

銅板と亜鉛板を電極としてうすい塩酸の入ったビーカーに入れ,図1のように光電池用モー ター(以下,モーター)をつないだところ,モーターが回転した。

<実験2>電圧計に切り替える

図2のように,実験1のモーターを電圧計にかえ, + 端子に銅板, - 端子に亜鉛板をつない だところ,針は0(ゼロ)から右にふれた。図3はその電圧計の拡大図である。

<実験3>金属板の組み合わせを変える

実験2と同様の装置で,表のA~D のように,金属板2枚の組み合わせをか え,電圧計の針がふれる向きを調べた。

溶解している金属

(1) 実験1において,モーターが回っている間、うすい塩酸の中で増加しているイオンは何か,イオン式で答えなさい。

銅板と亜鉛版で作ったボルタ電池である。

　電池には　１溶けやすい物質　　　亜鉛

　　　　　　２溶けにくい物質　　　銅

　　　　　　３電解質　　　　　　　薄い塩酸

の３つが必要である。

　　　とけているのは亜鉛である

　　　　Ｚｎ　→　Ｚｎ²⁺　＋２ｅ⁻

２０２１年から教科書で電子の表記が　ｅ⁻　になりました。

　　ここで解けている物質は　Ｚｎ²⁺　亜鉛イオンである

　　答えは化学式で書くので　Ｚｎ²⁺　と答える

電流の流れる方向

(2) 実験2を参考に,実験3の表の X, Y, Zにあてはまる電圧計の針のふれた向きを,次のア~ウからそれぞれ選び,記号で答えなさい。

ア左　イ右　　ウ ふれない

＋からーに電流が流れるとき、電圧計の針は右にふれる。

実験２では＋に銅板　ーに亜鉛板をつけて　電流が＋からーに流れて電圧計が右に降れている。

Ａは　＋に亜鉛　ーに銅　をつないでいるので実験２と逆であるから電流は逆に流れる。そのため、電圧は逆向きになる　よって　左

Ｂは　＋に亜鉛　ーにマグネシウム　をつなぐと　電圧計は　右に動くことから

亜鉛が＋極　ﾏｸﾞﾈｼｳﾑがー極になる。亜鉛よりもマグネシウムの方が溶けやすい。

　亜鉛、銅、マグネシウムの溶けやすさを比べると溶けやすい順番から

　　　ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ　亜鉛　銅　になる。

Ｃは両方とも同じ金属の場合、溶けやすさに差はないため電流は流れない。

Ｄは＋に銅板　ーにマグネシウム

マグネシウムの方が溶けやすくマイナスになるので電流は＋からーにながれるので針は右に降れる

よって。

Ｘ　左　ア

Ｙ　ふれない　ウ

Ｚ　右　イ

プラス極になりやすい順

 (3)実験3の表の結果から,マグネシウム,銅,亜鉛を電池の+ 極になりやすい順に左から並べ,化学式で答えなさい。

電池のマイナスになりやすい順番が

　ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ　亜鉛　銅

問題は＋になりやすい順なので

　銅　亜鉛　ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ、ここで化学式で書くことになっているので

　Ｃｕ　Ｚｎ　Ｍｇ

<実験4>木炭電池

 図4のように,木炭(備長炭)にこい食塩水で湿らせたろ紙を巻き,さらにアルミニウムはくを巻いた木炭電池をつくった。この 電池に電子オルゴールをつなぐと電流が流れ,音が鳴った。

電池で起こっている化学反応

(4) 実験4のあとにアルミニウムはくをはがして観察すると,アルミニウムはくはぼろぼろになっ ていた。このことから,どのような化学変化が起こったと考えられるか。

「アルミニウムイオン」,「電子」ということばをすべて使って簡単に書きなさい。

　アルミニウムはくのアルミニウムが電子を放出してアルミニウムイオンとなって、食塩水に溶けたから

　Ａｌ→Ａｌ³⁺　＋３ｅ⁻

という反応で木炭電池の負極になって溶ける

　正極は　酸素が水酸化物イオンに変化している

　　２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂　＋４ｅ⁻→　４ＯＨ⁻

　　このため、正極のところにフェノールフタレイン液をつけると無色から赤くなり、アルカリ性になっていることがわかる。

電解質が電池の条件

(5) 実験4でこい食塩水のかわりに次のア~オを使ったとき,電子オルゴールが鳴ると考えられるものをすべて選び,記号で答えなさい。

ア　エタノール　　イ　 砂糖水 　　ウ 　レモン汁　ェ　 蒸留水 　オ　 食酢

　電解質であるものを選ぶ。　ウオは酸性の溶液

　アイエは非電解質なので電気を流さない。