理科ラボ

実験道具 / 中学3年 化学

イオン化傾向(金属を水溶液に入れる)

金属を、別の金属のイオンをふくむ水溶液に入れて、反応が起きるかを確かめよう。電子の受け渡しと、金属のイオンへのなりやすさ(イオン化傾向)の順が見えてきます。

使い方

3ステップ
  1. 金属と水溶液を選ぶ「投入する金属」と「水溶液のイオン」から、1つずつ選びます。
  2. 投入する「水溶液へ投入する」を押すと、金属の板が水溶液に入ります。反応が起きるかを観察します。
  3. 結果を読む「反応式・結果」に、どちらが電子を失い、どちらが受け取ったかが出ます。右の図は電子の受け渡しのイメージです。

全5ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

イオン化傾向シミュレーター ver.2

金属を選んで水溶液に投入 → イオン化傾向を比べて反応が起きるかを観察します

投入する金属

水溶液のイオン

イオン化列(参考)

K > Ca > Na > Mg > Al > Zn > Fe > Ni > Sn > Pb > (H) > Cu > Hg > Ag > Pt > Au
反応あり 反応なし

反応の様子

反応式・結果

金属とイオンを選んで「投入する」を押してください。

電子(e⁻)の受け渡しイメージ

-
e⁻
-

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、組み合わせが始めの状態になります。投入するのは自分で。

ミッション 1

亜鉛を硫酸銅水溶液に入れる

亜鉛(Zn)を、銅イオン(Cu²⁺)をふくむ水溶液に入れて、何が起きるか見る。

  1. 「水溶液へ投入する」を押そう。
  2. 亜鉛の板の表面には何が出てきた?
  3. 「反応式・結果」で、電子を失ったのはどちら?

見るところ金属の板の表面のようすと、電子の受け渡し。

やってみたら開こう:わかること

亜鉛は電子を2個失って亜鉛イオン(Zn²⁺)になって溶け出し、銅イオンはその電子を受け取って銅(Cu)になって板に付く。亜鉛のほうが銅より陽イオンになりやすい(イオン化傾向が大きい)。

ミッション 2

逆にするとどうなる?

銅(Cu)を、亜鉛イオン(Zn²⁺)をふくむ水溶液に入れる。

  1. 「水溶液へ投入する」を押そう。
  2. ミッション1と同じように反応した?

見るところ反応が起きるかどうか。

やってみたら開こう:わかること

銅は亜鉛よりイオンになりにくいので、亜鉛イオンの水溶液に入れても反応は起きない。反応が起きるのは、入れた金属のほうが、水溶液中の金属よりイオンになりやすいときだけ。

ミッション 3

Mg・Zn・Cu の順番を決める

マグネシウム・亜鉛・銅の組み合わせを試して、イオンになりやすい順を見つける。

  1. Mg を Zn²⁺ の水溶液に入れよう。
  2. 金属と水溶液を選び直して、ほかの組み合わせ(Mg と Cu²⁺、Cu と Mg²⁺ など)も試そう。
  3. 反応が起きた組み合わせから、イオンになりやすい順に3つを並べよう。

見るところ反応が起きた組み合わせと、起きなかった組み合わせ。

やってみたら開こう:わかること

イオンになりやすい順(イオン化傾向の大きい順)は Mg > Zn > Cu。入れた金属のほうが大きければ反応し、小さければ反応しない。

ミッション 4

銀イオンの水溶液に銅を入れる

銅(Cu)を、銀イオン(Ag⁺)をふくむ水溶液に入れる。

  1. 「水溶液へ投入する」を押そう。
  2. 銅の板の表面に何が出てきた?
  3. 銅原子1個が失う電子は2個、銀イオン1個が受け取る電子は1個。反応式で数を確かめよう。

見るところ銅の板に付くものと、電子の数。

やってみたら開こう:わかること

銅は銀よりイオンになりやすいので、銅が溶けて銅イオン(Cu²⁺)になり、銀イオンが銀になって板に付く(銀の結晶が木の枝のように育つので「銀樹」とよばれる)。銅原子1個が出す電子2個を、銀イオン2個が1個ずつ受け取る。

ミッション 5

酸の中に入れると?

亜鉛と銅をそれぞれ、水素イオン(H⁺)をふくむ水溶液(塩酸など)に入れてくらべる。

  1. Zn を H⁺ の水溶液に入れよう。何が出てくる?
  2. 「投入する金属」で Cu を選んで、もう一度入れよう。
  3. ちがいは何から決まる?

見るところ気体が出るかどうか。

やってみたら開こう:わかること

水素よりイオンになりやすい亜鉛は、酸に溶けて水素を発生させる。水素よりイオンになりにくい銅は、うすい塩酸などに入れても溶けない。

この道具でわかること

わかること
反応が起きるとき入れた金属のほうが、水溶液中の金属よりイオンになりやすい
入れた金属電子を失って陽イオンになり、溶け出す
水溶液中の金属イオン電子を受け取って金属になり、板に付く
イオン化傾向の順(中学)Mg > Zn > Cu(> Ag)

左の「イオン化列(参考)」は高校で学ぶ内容もふくみます。中学では、マグネシウム・亜鉛・銅の順を実験で確かめます。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。