中3理科「塩酸の電気分解」発生する気体の性質や化学反応式

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中学3年理科。イオンと化学変化で登場する塩酸の電気分解の説明です。

  • レベル★★★☆
  • 重要度★★★☆
  • ポイント:イオンの移動と電子のやり取り!

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授業用まとめプリント「塩酸の電気分解」

塩酸の電気分解の学習方法

塩酸は、気体塩化水素が水に溶けた水溶液です酸性の水溶液であることは、小学校や中学1年生で学習しました。今日は、この塩酸に電圧をかけ、電気分解をする実験を説明します。

まずは、気体の塩化水素が水に溶け塩酸になるようす「塩化水素の電離」をマスターしましょう。次に、塩酸に電圧をかけ気体を発生させる「塩酸の電気分解」をマスターします。最後に、実際の問題でも通用するように、電離の式化学反応式、発生する気体の性質についてマスターします。

塩化水素の電離

電解質である気体の塩化水素を水に溶かすと、陽イオンと陰イオンに電離します。

塩化水素の電離

塩化水素の化学式はHClでしたね。化学式の前に書いてある水素が電子を失い陽イオンである水素イオンH⁺に、後に書いてある塩素Clが電子を受けとり、陰イオンである塩化物イオンCl⁻に電離します。

これらのイオンが水溶液中にあるのが塩酸です。塩酸の溶質は塩化水素です。

塩酸の電気分解

できた塩酸に電圧をかけ、電気分解を行います。電源装置の+極とつないだ陽極に引き寄せられるイオンは、の電気を帯びている塩化物イオンCl⁻です。電源装置の-極につないだ陰極に引き寄せられるのイオンは、の電気を帯びた水素イオンH⁺になります。

塩酸の電気分解

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陽極での変化

陰イオンである塩化物イオンCl⁻が引き寄せられた陰極では、次のような変化が起こっています。

  1. 塩化物イオンCl⁻陽極に引き寄せられる。
  2. 塩化物イオンCl⁻陽極に電子e⁻を渡す。
  3. 塩化物イオンがCl⁻が塩素原子Clに戻る。
  4. 塩素原子Clが2個くっつき、塩素分子Cl₂になって発生する。
  5. 陽極の電子e⁻は導線を通って陰極に移動する。

塩化物イオンCl⁻電子を失って塩素原子Clに戻っていることがポイントです。また、陽極からは塩素Cl₂が発生していることもしっかりと覚えておきましょう。

陰極での変化

陽イオンである水素イオンH⁺が引き寄せられた陽極では、次のような変化が起こっています。

  1. 水素イオンH⁺陰極に引き寄せられる。
  2. 導線を通って電子e⁻陰極にやってくる。
  3. 水素イオンH⁺が電子e⁻を受け取り、水素原子Hに戻る。
  4. 水素原子Hが2個くっついて、水素分子H₂になって発生する。

水素イオンH⁺電子を受けとって水素原子Hに戻ることがポイントです。また、陰極からは水素H₂が発生することもしっかりと覚えましょう。

塩酸の電気分解の化学反応式

塩酸を電気分解すると、陰極からは水素H₂、陽極からは塩素Cl₂が発生するとわかりました。これを化学反応式で表すと、次のようになります。

塩酸の電気分解 化学反応式

化学変化前の物質である塩化水素HClを左辺に、化学変化後の物質を右辺に書き、原子の個数を合わせると上記の式になります。イオン式は学反応式には登場しないので注意してください。

塩酸の電気分解で発生する気体の性質

塩酸の電気分解で発生する気体の性質もよく聞かれます。水素はこれまで多く登場しましたが、塩素Cl₂が新しく登場しました。性質をしっかり覚えましょう。

  • 水素H₂水に溶けにくい気体。
    マッチの火を近づけると、音を立てて燃える。
  • 塩素Cl₂水によく溶ける気体。黄緑色。
    赤インクをしみ込ませたろ紙を近づけると、色が抜けて白くなる。

塩素には脱色作用がありますので、色を白くする性質があります。また、水に溶けやすい気体なので、発生しても水に溶け、なかなか気体が溜まりません。

授業用まとめプリント下記リンクからダウンロード!
授業用まとめプリント「塩酸の電気分解」

塩酸の電気分解 動画で確認

塩酸の電気分解 授業用解説プリント

塩酸の電気分解についてまとめたプリントです。動画を視聴して、ポイントを書き込んで覚えていきましょう。
授業用まとめプリント「塩酸の電気分解」

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