中学３年理科　化学変化とその利用　化学変化とエネルギー　確認問題４・解答

中学３年理科　化学変化とその利用　化学変化とエネルギー　確認問題４・解答

４、電池

　　図は、簡易電気分解装置になります。水をしばらく電気分解した後電源をはずして、電極に豆電球をつないだところ、

　豆電球が点灯したようすを表しています。これについて、次の問いに答えてください。

（１）２つの電極に発生した気体は何になりますか？名称で答えてください。

　　☆　水を電気分解すると、＋極に酸素、−極に水素がそれぞれ発生します。

　　　　電気が流れるようにするために水酸化ナトリウムなどを溶かします。

　　答え　酸素・水素

（２）豆電球が点灯しているとき、装置の中で起こっている化学変化を化学反応式で表してください。

　　☆　水の電気分解でできた水素と酸素が化合して水ができ、水の電気分解の逆の反応が起こっています。

　　　　水素＝Ｈ

　　　　酸素＝Ｏ

　　　　水＝Ｈ₂Ｏ

　　　水素と酸素から水が生成する反応では、まず、水素と酸素が反応物、水が生成物になるので、

　　水素と酸素の化学式を左辺に、水を右辺に書き→で結びます。

　　　　?　H₂＋O₂→H₂O

　　　次に、両辺の水素原子と酸素原子の数を合わせるために係数をつけます。

　　酸素原子は左辺に２つ、右辺に１つなので、右辺の酸素原子を２つにするために

　　H₂Oを２倍すればいいので、 H₂Oの前に係数２をつけます。

　　そうすると水素原子は左辺に２つ、右辺に４つになるので、左辺のH₂の前に係数２をつけて

　　水素原子の数をあわせます。

　　　　?　2H₂＋O₂→2H₂O

　　答え　２Ｈ₂　＋　Ｏ₂　→　２Ｈ₂Ｏ

（３）　2H₂＋O₂→2H₂Oの化学変化を利用して電流を発生させる装置を何といいますか？

　　　☆　水素と酸素が化合するときの化学変化のエネルギーを、

　　　　　直接電気エネルギーとして取り出します。

　　答え　燃料電池

（４）次の文の?，?にあてはまる語句を書いてください。

　　「この装置で電流が発生したのは、

　　化学変化によって、［　?　］エネルギーが［　?　］エネルギーに交換されたからになります。」

　　☆　「この装置で電流が発生したのは、

　　化学変化によって、［　化学　］エネルギーが［　電気　］エネルギーに交換されたからになります。」

　　答え　?化学　?電気

（５）　燃料電池を装備した宇宙空間を移動する乗り物を1つ答えてください。

　　☆　スペースシャトルにおける燃料電池の役割は発電の他にコンポーネントの冷却と

　　　　排水（燃料電池内の反応によって精製するものです。

　　　　　もちろん非常にきれいな水です）の利用です。高効率で発電が可能です。

　　　　特にアルカリ型は原理的に最もロスが少ない燃料電池です。

　　燃料電池を用いることの利点だと思います。太陽電池に関してはやはり効率が低いため

　　燃料電池を採用しています。

　　答え　スペースシャトル

（６）　燃料電池は環境に悪影響を与えないと考えられていますが、それはなぜでしょうか？簡単に書いてください。

　　☆　燃料電池は水素と酸素の化合により、化学エネルギーを直接電気エネルギーとして取り出し、この反応では水だけができます。

　　答え　　水素と酸素の反応では、水だけができるから。