電池の仕組みがよくわかりません。 HClが入っているから、それが電離してCl¯とH+が出来て、+は、マイナス極に引かれるから、Ｈプラスはマイナス極の亜鉛板にくっついて水素が発生するとなるのでは無いのですか？何故Ｈプラスはプラス極の銅板にくっつくんですか？

電池の仕組みがよくわかりません。

✨ ベストアンサー ✨

ブドウくん

6年以上前

イオン化傾向ってやりましたか？

mocha 6年以上前

しましたけど自信ないです💦

ブドウくん 6年以上前

あっているといえば、あっています。でも、もうちょっと順を追いながら、何が起きてるか最初から説明しますね。

※以下、ある原子A,Bについてそのイオンを例えば、A^2+, B^-のように表します。また、e-は電子を表します。

①Zn板とCu板を水溶液に入れるとZnがZn→Zn^2+ + 2e-という反応がおこり、Znイオンと電子に分かれます。(✳️参照)その結果、亜鉛板は亜鉛イオンとして水溶液中に溶け出していくので、亜鉛板の質量は減っていきます。このように、電池で電子を離す極のことを負極といいます。
②負極から放出された電子は、導線を伝っていきます。この電子の流れ2H+ + 2e-→H2起こして電気を取り出すことこそが電池の役目です。
③銅板の方へ来た電子は、水溶液中でHClが電離することでできたH^+と反応します。(✳️参照)そして、2H^+ + 2e-→H2という反応が起きることで水素が発生します。このように、電子を受けとる極のことを正極といいます。この電池において、注意すべきなのは銅板は、電子を受けとるだけで銅自身はイオンにもなっていないし、何も反応は起きていません。だから、質量も変化しません。
まとめると
負極 : Zn → Zn^2+ + 2e-
正極: 2H^+ + 2e- → H2
となります。
ここまでが、中学でおさえないといけないことです。

以下、より詳しくするために、高校1年生の内容まで少しだけ踏み込みます。なるべくわかりやすく説明するので、怖がらずに見てください。長いので切ります。

mocha 6年以上前

ありがとうございます！
負極、正極がどう…というのではなく、
電子の動く向きが負極から正極ということで、陽イオンだから負極にくっつくという訳ではないということですね！
負極の亜鉛版から正極の銅板に動いた電子と水素イオンが結びついて水素原子になる、ということですね！
よく分かりました！
教科書みてもわからなかったので助かりました！

ブドウくん 6年以上前

この2式を連立方程式の要領で足すと、Zn +2H^+ +2e-→Zn^2+ + H2 + 2e-になりますが、両辺にある2e-を消去すると
Zn + 2H^+ →Zn^2+ H2となり、これが電池全体でみたときの反応式です。

✳️イオン化傾向
①で、ZnがZnイオンとなり電子を放出しましたが、別にCuがCu^2+になって、Cuの方からZnの方に電子が流れてもいいんじゃないか？と思うかもしれません。この理由は、イオン化傾向というものが関連しています。
そもそもすべての金属は、イオンになるとき陽イオンになります。CuやZn,Agなど考えたらそうですよね。陽イオンになるということは、電子を放出するということでしたね。
ですが、それはイオンになったときの話で、イオンへのなりやすさにはランキングがあって、陽イオンになりたいやつもいれば、むしろイオンじゃなくて単体でいたいというやつもいます。この「陽イオンへのなりやすさ」がイオン化傾向です。また、陽イオンへのなりやすさということは、言い換えれば「電子をどれだけ出したいか、出したくないか」ということだとも捉えることができます。
このイオン化傾向の順に金属を並べたものをイオン化列(写真参照)といいます。これに基づいて、電池の反応が起きています。
ZnとCuでは、Znの方が電子を出して陽イオンになりたがります。だから、イオン化傾向的に負けてしまったCuの方に電子を放出して、Cuが電子を受けとります。また、③のところでは、Cu板のところに来た電子がH+と反応していますが、このときに装置中にあるイオンはZnがイオンになったZn^2+と電離してできたH+とCl-、そして多量のH2O分子、あとCuです。(水の電離はごく少量。無視。)この中で電子を受け取りうるのはすでに-の電気を帯びている陰イオンは論外で、この中だと水かCuかH+かZn^2+です。陽イオンよりは、水分子やCuは受け取りにくそうだと考えられ、H+かZn^2+が受けとることになりますが、ZnとHではZnの方がイオン化傾向が大きく、イオンになりたいやつです。そんなやつが電子を受け取りわざわざ単体にはなりません。よって、負けた水素が受けとることとなり、水素が発生します。

mocha 6年以上前

ちなみに、塩酸が電離してできたイオンのうち、陽イオンの水素イオンはどうなるのか分かったのですが、陰イオンの塩化物イオンはどこに行くんですか？
ずっと水溶液の中にいて動かないんですか？

ブドウくん 6年以上前

塩化物イオンは、水溶液中に存在しているだけで反応自体には関わりません。

ブドウくん 6年以上前

おそらく、陽イオンだから負極にくっつくというようなことを思ったということは、頭の中でなんとなく電気分解と混ざってしまってませんか？
電気分解と電池の違いは、電池は電解質水溶液に金属を入れることで、酸化還元反応を利用して電子の流れを起こしています。
一方、電気分解は、電源装置などの外部電源とつないで、電極棒に強制的に電流を流します。そうすることで、電解質水溶液の中のイオンが陽極と陰極(正極、負極は電池。区別するために+極とか-極とかは使わない。)に引き寄せられて電解質水溶液を分解することができるという実験です。実際には、必ずしも陽極に陰イオンとはなりませんし、陰極に電解質由来の陽イオンとはならないんですが、そんなことは中学ではやりません。それこそイオン化傾向が絡むからです。だから気にしなくてもいいです。ただ、押さえておかないといけないのは、電池と電気分解はやってることがそもそも違うということです。