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【中学生理科】水の電気分解の解説

水の電気分解の分解の中学生向け解説ページです。

水の電気分解

は中学2年生の化学で学習します。

  1. 水の電気分解の実験動画
  2. 水の電気分解で何ができるのか
  3. 水の電気分解の化学反応式
  4. 水は熱分解ができるか(おまけ)

を学習したい人は

このページを読めばバッチリだよ!

急いでいる人のために、ポイントをまとめておくね!

急いでいる人のためのまとめ

①水の電気分解でできるもの

陽極(+側)→酸素  陰極(-側)→水素
(オススメの語呂合わせも紹介するよ)

②水の電気分解の化学反応式

2H2O → 2H2 + O2

③水の電気分解を行うときに水酸化ナトリウムを入れる理由

電気を通しやすくするために入れる。
(純粋な水はほとんど電気を通さない)

だね。

詳しい解説や実験動画は下へと読み進めてね☆

自己紹介

さわにい」といいます。元中学理科の教員

現在は毎月30万人が利用する理科サイトの運営者です。

登録者8万の教育YouTuberでもあります。

さわにいの無料学習相談こちらから!

それでは水の電気分解の学習スタート!
(目次から好きなところに飛べるよ)

タップできる目次

水の電気分解の実験

水の電気分解の実験動画

水の電気分解は中学2年生で学習する内容だね。

水に電気を流すと、「水素」と「酸素」に分解することができるんだ。

まずは動画で見てみよう!

ねこ吉

おお。気体が発生して、火がつく様子が見れるね!

うん。とても面白い実験だね!

では、実験を詳しく確認していこう。

②水の電気分解で発生するもの

陽極(+側)からは酸素が発生するよ。

酸素の確かめ方は、「火のついた線香を近づける」だね。

酸素が発生していると、線香が激しく燃えるんだよ!

酸素により線香が激しく燃える

陰極(-側)からは水素が発生するよ。

水素の確かめ方は、「火のついたマッチを近づける」だね。

ねこ吉

酸素の時は線香なのに、水素の時はマッチなの?

そうなんだ。

  • 酸素の確かめ方 → 線香
  • 水素の確かめ方 → マッチ

これを覚えておくと便利だから、ついでに覚えておこうね!

水素が発生していると、マッチが音を激しく燃えるんだよ!

水素によりマッチが音を立てて燃える

水の電気分解で発生する気体の覚え方

ここまでは大丈夫かな?

  • 陽極(+側)→酸素
  • 陰極(-側)→水素

だね。

ねこ吉

どっちが酸素でどっちが水素か。
覚えにくい…。

確かに覚えにくいね。

そんなときはゴロ合わせで覚えてみよう!

プーさんスイマー

という語呂合わせがオススメだよ。

プー(プラス)さん(酸素)

スイ(水素)マー(マイナス)

という感じで、プーさんがスイマー(泳ぐ人)になって泳いでいるイメージだね!

水の電気分解の語呂合わせ

水素と酸素の体積比

実験で大切なポイントがもう一つあるよ。

それは、

水素は酸素の2倍の量が発生する。

ということなんだ。

水素は酸素の2倍の量が発生
ねこ吉

なんで水素は2倍の量が発生するの?

ちゃんと理由があるんだよ。

この後の「化学反応式」のところで詳しく解説するね!

水の電気分解で水酸化ナトリウムを入れる理由

最後にもう一つポイントだよ。

実は、純粋な水(水の中に全く何も入っていない水)は電気をほとんど通さないんだ。

ねこ吉

電気が流れなければ、電気分解ができないね。

うん。だから水を通しやすくするために、

水酸化ナトリウム

を少量入れて、電気を通しやすくして実験を行うんだ。

テストに出やすいから、しっかりと覚えておこう。

また、水酸化ナトリウムは非常に危険だから、先生の言うことをしっかりと聞いて実験を行ってね!

水酸化ナトリウムの危険性

水の電気分解の化学反応式

では、水の電気分解の化学反応式を確認しよう。

水の電気分解で使う化学式

まずは化学式の確認だよ。

水の化学式

H2O  だね。

モデル(絵)で書くと

水分子

だね。

水素(分子)の化学式

H2  だね。

モデル(絵)で書くと

suisobunsi

だね。

次に、

酸素(分子)の化学式

O2  だね。

モデル(絵)で書くと

酸素分子

だね。

まずはこの化学式をしっかりと覚えてね!

化学式を正確に覚えないと、化学反応式は書けないんだよね!

そうそう。しっかりと覚えてね。

水の電気分解の化学反応式

では、水の電気分解の化学反応式を確認しよう。

水の電気分解の化学反応式は下のとおりだよ!

2H2O → 2H2 + O2

だよ!

ねこ吉

先生、式の書き方はどうだっけ?

では、1から解説するね。

まず、日本語で化学反応式を書いてみよう!

「水」が「水素」と「酸素」に分かれるんだね。

① 水 → 水素 + 酸素

(慣れたら省略していいよ。)

次に、①の日本語を化学式にそれぞれ変えるよ。

② H2O → H2 + O2

だね。

これで完成にしたいけれど、

H2O → H2 + O2

水分子 → suisobunsi + 酸素分子

のままでは、矢印の左と右で原子の数が合っていないね。

ねこ吉

矢印の左側に酸素原子が1つ足りないね。

うん。

この場合は両側で原子の数を合わせないといけないんだよ。

それでは係数をつけて、

原子の個数を矢印の左右でそろえていくよ。

係数は化学式の前、

水の電気分解の化学反応式1

のピンクの四角の中にしか書いてはいけないね。

右下の小さい数字を書いたり変えたりしないでね。

それでは係数を書いて、左右の原子の個数をそろえよう。

水の電気分解の化学反応式1

水分子 → suisobunsi + 酸素分子

今、矢印の左側の酸素原子が1個たりないね。

足りない所を増やしていけば、いつか必ず数がそろうよ。

では、左側の水の前に係数をつけて、増やしてみよう。

水の電気分解の化学反応式2

水分子 水分子 → suisobunsi + 酸素分子

これで左右の酸素原子の数がそろったね!

ねこ吉

だけど、水素原子の数が合わなくなってしまったよ!

うん。では、今度は矢印の右側に水素を増やそう。

足りない所を増やしていけば、いつか必ず数がそろうからね。

水の電気分解の化学反応式3

水分子 水分子 → suisobunsi suisobunsi + 酸素分子

これで、矢印の左右で原子の数がそろったね。

つまり、化学反応式の完成なんだね。

水の電気分解の化学反応式

2H2O → 2H2 + O2

だね!

ところで、

水の電気分解では、水素が酸素の2倍の量できる

という話は覚えているかな?

ねこ吉

そうそう。その理由を教えて下さい!

今作った化学反応式を見てみよう。

2H2O → 2H2 + O2

水分子 水分子 → suisobunsi suisobunsi + 酸素分子

ほら。水素が酸素の2倍の量できているよね!

ねこ吉

あ、ほんとだ!
水素分子が2つ。
酸素分子が1つ。
だもんね。

このような理由で、水素は酸素の2倍の量の体積が発生したんだね。

ねこ吉

化学反応式を見れば、当たり前の結果なんだね。

これで水の電気分解の学習を終わるね!

まとめ

水の電気分解でできるもの

陽極(+側)→酸素  陰極(-側)→水素
(オススメの語呂合わせも紹介するよ)

水の電気分解の化学反応式

2H2O → 2H2 + O2

水の電気分解を行うときに水酸化ナトリウムを入れる理由

電気を通しやすくするために入れる。
(純粋な水はほとんど電気を通さない)

だね。

他の中学2年実験解説は下のリンクを使ってね!

実験動画つきでしっかり学習できるよ!

ねこ吉

またねー

さわにいは、登録者7万人の教育YouTuberです。

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また、2022年10月に学習参考書も出版しました。よろしくお願いします。

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この記事を書いた人

東京を拠点に活動する教育フリーランス  専門は理科教育学  所持教員免許は中学と高校の理科  

理科の教材や学習法を研究中!
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コメント

コメント一覧 (2件)

  • さわにいさんの解説のおかげで小テスト2枚とも100点取れました!
    要点がまとめられていてとても分かりやすかったです!本当にありがとうございます!

    • かにたまさんの努力の成果ですね!
      お役に立ててよかったです!
      これからも応援しています!

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