水の電気分解の解説(中学生向け)

2020年2月9日
2020年6月6日
中２化学
中２, 化学

中２化学

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！

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

２H_２O　→　２Ｈ_２　＋　O_２

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☆

みなさんこんにちは！

「さわにい」といいます。

中学理科教育の専門家です。

このサイトは理科の学習の参考に使ってね☆

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

1 1.水の電気分解の実験
2 2.水の電気分解の化学反応式
- 2.1 ①水の電気分解で使う化学式
- 2.2 ②水の電気分解の化学反応式

1.水の電気分解の実験

①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！

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！

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。

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！

③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。

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！

④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。

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！

⑤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。

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！

2.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。

①水の電気分解で使う化学式

まずは化学式の確認だよ。

水の化学式は

H_２O　　だね。

モデル(絵)で書くと

だね。

水素(分子)の化学式は

H_２　　だね。

モデル(絵)で書くと

だね。

次に、

酸素(分子)の化学式は

O_２　　だね。

モデル(絵)で書くと

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。

②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！

２H_２O　→　２Ｈ_２　＋　O_２

だよ！

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　H_２O　→　Ｈ_２　＋　O_２

だね。

これで完成にしたいけれど、

H_２O　→　Ｈ_２　＋　O_２

→　　＋　

のままでは、矢印の左と右で原子の数が合っていないね。

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、

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。

→　　＋　

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。

→　　＋　

これで左右の酸素原子の数がそろったね！

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。

→　　＋　

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は

２H_２O　→　２Ｈ_２　＋　O_２

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？

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。

２H_２O　→　２Ｈ_２　＋　O_２

→　

　＋　

ほら。水素が酸素の２倍の量できているよね！

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。

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

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

２H_２O　→　２Ｈ_２　＋　O_２

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。

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！

またねー