中3理科｜イオンと電池【Step 1a】
栞先生 しおりアカデミー
中3理科｜イオンと電池【Step 1b】
栞先生
中3 理科｜イオンと電池｜Step 1b
この記事でわかること
- ボルタ電池ではイオン化傾向が大きい金属（亜鉛）が負極となり、電子を放出することで電気が流れる
- 電気分解では陽イオンが陰極・陰イオンが陽極に引き寄せられ、各電極で物質が取り出される
- 語呂「リッチに貸そうかな…」でイオン化傾向の順番を覚えると、負極・正極がすぐ判断できる
※ この記事は上の授業動画の内容をテキストで整理したものです。
栞先生
リモコンの電池は、コンセントにつながなくても電気を生み出しています。その仕組みを解くカギは「電子の動き」です。
学習マップ
この単元の位置づけです。
リモコンの電池——
なんで小さな筒から電気が出るの？
コツは1つ。
「電子の移動」が電気の正体。
今日のテーマ：
電気分解・化学電池・イオン化傾向
中2 化学変化
↓
中2 オームの法則
↓
▶ 中3 イオンと電池（今回はここ）
↓
中3 酸・アルカリ
↓
高1 物質の構成
↓
高1 酸化還元
電気分解と化学電池——2方向の変換
栞先生
アルミ缶の素材は岩石を溶かした液体に電気を流して取り出しています。電池と製錬——一見無関係な2つを結ぶ共通の原理があります。
【場面】家のリモコンの電池が切れた。
素朴な疑問：
① 電池はなぜ電気を生み出す？
（コンセントも燃料も使ってないのに）
② 逆に、外から電気を流したら？
例：アルミ缶の原料アルミニウムは
岩石に電気を流して取り出している
電気を流す
↓
物質を取り出す (電気分解)
↓
化学変化
↓
電気が出る (化学電池)
電気を流して物質を取り出す操作が「電気分解」、逆に化学変化から電気を取り出す装置が「化学電池」です。リモコンの乾電池は化学電池、アルミの製錬は電気分解の例です。
電気分解のしくみ
栞先生
「陽極と陰極のどちらに何が引き寄せられるか」でいつも迷ってしまう——そんな悩みを持つ人は多いです。
【電気分解】
電解質の水溶液に電流を流し、
各電極で物質を取り出す操作。
電源の＋側 → 陽極（電子が出ていく）
電源の−側 → 陰極（電子が入ってくる）
※水溶液中は イオン が動いて電流
（金属導線中は 電子 が動く——別物）
電気分解は、電解質水溶液に電流を流し、各電極で物質を取り出す操作です。電池のプラス側を陽極、マイナス側を陰極と呼びます。導線の中は「電子」が動き、水溶液の中は「イオン」が動く点が重要です。
塩化銅水溶液(CuCl₂)の例では、陰極でCu²⁺が電子を受け取り銅が析出し（Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu）、陽極でCl⁻が電子を放出して塩素ガスが発生します（2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻）。
イオンが電極に引き寄せられる原則
栞先生
「陰極に陽イオン、陽極に陰イオン」と覚えようとして、名前が逆で混乱した経験はないでしょうか。
プラスとマイナスは引き合う。
陽イオン（＋）→ 陰極（−）へ
Cu²⁺ → 陰極で 銅(Cu) が付着
陰イオン（−）→ 陽極（＋）へ
Cl⁻ → 陽極で 塩素(Cl₂) が発生
電源ON
↓
外部回路に 電子が流れ始める
↓
水溶液中の イオンが両極へ移動
↓
電極で 電子の受け渡し
↓
物質として 取り出せる
原則は「プラスとマイナスは引き合う」のみです。陽イオン（プラス）は陰極（マイナス側）へ、陰イオン（マイナス）は陽極（プラス側）へ引き寄せられます。この原則を軸にすれば、どちらに何が向かうかを自分で導けます。
化学電池のしくみ：ボルタ電池を例に
栞先生
「亜鉛が反応しているのに、なぜ水素は銅板から出るのか」——これはボルタ電池で最も多い疑問です。
【化学電池】
イオン化傾向の違う 2種類の金属 ＋
電解質水溶液 を組み合わせ、
化学変化から 電気を取り出す装置。
【ボルタ電池】Zn ＋ Cu ＋ 希硫酸
負極(−)：Zn → Zn²⁺ + 2e⁻（電子を放出）
正極(＋)：2H⁺ + 2e⁻ → H₂（水素が発生）
電子の流れ：負極(Zn) → 導線 → 正極(Cu)
電流の向き：その 逆向き
化学電池は、イオン化傾向の異なる2種類の金属と電解質水溶液を組み合わせ、化学変化から電気を取り出す装置です。ボルタ電池は亜鉛板(Zn)と銅板(Cu)を希硫酸(H₂SO₄)に入れ、導線でつないだものです。
負極（亜鉛板）でZnが電子を放出してZn²⁺として溶け出し（Zn → Zn²⁺ + 2e⁻）、その電子は導線を通って銅板へ移動します。正極（銅板）ではH⁺がその電子を受け取りH₂が発生します（2H⁺ + 2e⁻ → H₂）。電子が銅板まで移動してからH⁺と反応するため、水素は銅板側から出ます。
イオン化傾向の覚え方と活用法
栞先生
「イオン化傾向の表は覚えたけれど、電池の負極・正極への使い方がわからない」という状態で止まっていませんか。
【イオン化傾向】
金属が水溶液中で
陽イオンになりやすさの順。
ここは覚えるしかない。
語呂で口に出して覚えよう
【読み方】左にあるほど 電子を放出しやすい。
ボルタ電池で：
Zn は Cu より 左
＝ Zn が電子を放出 → Zn が 負極
（『大きい方が＋極』ではない！）
イオン化傾向とは、金属が水溶液中で陽イオンになりやすさの順位です。標準順序はK・Ca・Na・Mg・Al・Zn・Fe・Ni・Sn・Pb・(H)・Cu・Hg・Ag・Pt・Auの順で、語呂合わせ「リッチに貸そうかな、まああてにすんな、ひどすぎる借金」で声に出して覚えましょう。
表の左にある金属ほど電子を放出しやすく反応性が高く、右にある金属ほど安定しています。化学電池では2種類の金属のうち左側（イオン化傾向が大きい方）が負極、右側が正極になります。Zn・CuではZnが負極・Cuが正極です。
電気分解と化学電池の違い
栞先生
「陽極・陰極」と「正極・負極」——似た名前が並ぶため、混同しやすいポイントです。
名前が似てて混乱しやすい！
【電気分解】電気 → 物質
電極：陽極(＋) ／ 陰極(−)
【化学電池】物質 → 電気
電極：正極(＋) ／ 負極(−)
電子の出ていく側 = 陽極／負極
電子の入ってくる側 = 陰極／正極
電気分解のプラス側を陽極・マイナス側を陰極と呼び、エネルギーの向きは「電気→化学」です。化学電池のプラス側を正極・マイナス側を負極と呼び、向きは「化学→電気」と逆です。「電子が出ていく側」は電気分解では陽極、化学電池では負極に対応するため、この対応で整理すると混乱を防げます。
間違えやすい3つのポイント
栞先生
以下の3点は理解しているつもりでも、試験で取り違えやすいミスです。
| ×間違い | ○正しい |
|---|---|
| イオン化傾向 大 ＝ ＋極 | イオン化傾向 大 ＝ 負極(−) |
| ボルタ電池で水素は亜鉛板から | 水素は銅板（正極）から発生 |
| 水溶液中も電子が流れる | 水溶液中は イオン が動く |
①「イオン化傾向が大きい方が正極」→誤り。大きい方は電子を放出する負極（マイナス）です。②「ボルタ電池で水素は亜鉛板から出る」→誤り。電子は導線で銅板まで移動するため、水素は銅板（正極）側から発生します。③「水溶液中も電子が流れる」→誤り。水溶液中はイオンが移動しており、電子を運ぶのは導線のみです。
確認問題①
栞先生
電解質水溶液に電流を流して各電極で物質を取り出す操作を何というか。（ア熱分解 イ電離 ウ電気分解 エ化学電池）
【問1】
電解質の水溶液に電流を流し、
各電極で物質を取り出す操作を何というか。
ア．熱分解
イ．電離
ウ．電気分解
エ．化学電池
解答①
栞先生
正解：ウ 電気分解。「電気を流して物質を取り出す」が定義で、向きが逆の化学電池・電気を必要としない熱分解や電離とは区別する。
正解：ウ．電気分解
・熱分解 ＝ 熱で分解する操作
・電離 ＝ 電解質が水中でイオンに分かれる現象
・化学電池 ＝ 逆向き（化学変化 → 電気）
『電気を流して物質を取り出す』＝電気分解
確認問題②
栞先生
塩化銅水溶液を炭素電極で電気分解した。陰極の表面に付着するのはどれか。（ア塩素の気体 イ銅の金属 ウ酸化銅 エ水素の気体）
【問2】
塩化銅水溶液(CuCl₂)を炭素電極で
電気分解した。陰極の表面に付着するのは？
ア．塩素（気体）
イ．銅（金属）
ウ．酸化銅
エ．水素（気体）
解答②
栞先生
正解：イ 銅。陰極（マイナス側）にCu²⁺が引き寄せられ電子を受け取り金属銅が析出する（Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu）。陽極ではCl⁻から塩素ガスが発生。
正解：イ．銅（金属）
陰極(−)：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu （陽イオンが集まる）
陽極(＋)：2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻ （陰イオンが集まる）
陽イオン → 陰極へ
陰イオン → 陽極へ
（プラスとマイナスは引き合う）
確認問題③
栞先生
亜鉛板・銅板・希硫酸のボルタ電池で、負極となる金属板と電極で起こることの正しい組み合わせはどれか。（ア亜鉛板で電子を放出 イ亜鉛板で電子を受け取り ウ銅板で電子を放出 エ銅板で電子を受け取り）
【問3】
亜鉛板と銅板を希硫酸に入れて
導線でつないだボルタ電池がある。
負極となる金属板と、その電極で起こることの
正しい組合せはどれか。
ア．亜鉛板で、電子を放出する
イ．亜鉛板で、電子を受け取る
ウ．銅板で、電子を放出する
エ．銅板で、電子を受け取る
解答③
栞先生
正解：ア 亜鉛板で電子を放出。イオン化傾向はZn＞Cuのため亜鉛が負極となり、Zn → Zn²⁺ + 2e⁻の反応が起こる。
正解：ア．亜鉛板で、電子を放出する
イオン化傾向：Zn ＞ Cu
→ Zn の方が陽イオンになりやすい
→ Zn が電子を放出 → 負極
負極：Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
正極：2H⁺ + 2e⁻ → H₂
確認問題④
栞先生
次の4つの金属をイオン化傾向の大きい順（陽イオンになりやすい順）に並べなさい。（Ag・Cu・Mg・Zn）
【問4】
次の4つの金属を、イオン化傾向の大きい順
（陽イオンになりやすい順）に左から並べなさい。
〔 Ag Cu Mg Zn 〕
答え：〔 〕＞〔 〕＞〔 〕＞〔 〕
解答④
栞先生
正解：Mg → Zn → Cu → Ag。語呂合わせの順序でそれぞれの位置を確認すると導ける。
正解：Mg ＞ Zn ＞ Cu ＞ Ag
（イオン化傾向の表で確認）
… Mg ＞ Al ＞ Zn ＞ Fe …
… (H) ＞ Cu ＞ Hg ＞ Ag …
左にあるほど 陽イオンになりやすい。
この記事のまとめ
栞先生
3つのテーマを並べると、これまで点だった知識が線につながります。
- 電気分解 ＝ 電気を流す → 物質を取り出す（陽極／陰極）
- 化学電池 ＝ 化学変化から → 電気を取り出す（正極／負極）
- 両方ともカギは『電子の移動』
- イオン化傾向 ＝ 陽イオンになりやすさの順（左ほど大）
- ボルタ電池：イオン化傾向の大きい金属が 負極 になる
電気分解（電気→化学）は陽極・陰極、化学電池（化学→電気）は正極・負極と呼び分けます。どちらも「電子の移動」が核心です。イオン化傾向の順序を語呂合わせで定着させ、「左側の金属＝負極（電子を放出）」という判断軸を身につけると、応用問題にも迷わず対応できます。
よくある質問
なぜ水溶液の中は電子ではなくイオンが動くのですか？
水溶液中に自由に動ける電子はなく、代わりに陽イオンと陰イオンが反対方向に移動することで電流が流れます。電子を運ぶのは導線（金属）のみです。
イオン化傾向が大きい金属がなぜ負極になるのですか？
イオン化傾向が大きいほど電子を放出して陽イオンになりやすいため、自発的に電子を手放す側（負極）になります。その電子が導線を通って流れることで電気が生まれます。
電気分解と「電離」は何が違うのですか？
電離は電解質が水に溶けただけで自然にイオンに分かれる現象です。電気分解は外部から電流を流し電極で物質を取り出す操作で、電気を必要とする点が根本的に異なります。
この単元の練習問題ページ（準備中）
この単元の授業
- Step 1a（準備中）
- Step 1b（この記事）
▶ 中3理科の単元一覧（全単元の授業・練習問題まとめ）
栞先生
続けて、上の練習問題や前後の単元でどんどん力をつけよう。（動画への質問はYouTubeのコメント欄でもどうぞ）
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