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高校化学 西湘高等学校 化学 実験 by 池田博明 2004年4月から，神奈川県立西湘高等学校の『化学I』で行った実習を紹介します。 いろいろな電池 材料 イオン化傾向の異なる金属（酸化剤と還元剤）、電解質溶液 実験１ コイン電池 Al （１円玉） Cu （10円玉） 飽和食塩水 ろ紙 Al 100％ Cu 95％ （Zn 4％，Sn 1％） 操作 (1) ろ紙を10円玉の大きさに切り、食塩水に浸す (2) 1880年、ボルタは、（−）Zn ｜湿った布｜Cu（＋）という組み合わせで電池を発表した。 それにあやかって、（−）Al ｜食塩水｜Cu（＋）というパイルを作る。 ３組のパイルを作る。 (3) 電池ができて電流が流れたかどうかは電子オルゴールで確認する。 11円電池で鳴らないときは２組のパイルを直列につなぎ、鳴るかどうかを確認する。 さらに３組のパイルを直列につなぎ鳴るかどうかを確認する。 【注意】電子オルゴールの赤線は（−）極につなぐと鳴る。 赤線を１円玉Alと10円玉Cuのどちらにつなぐと鳴るかを確認する。 33円電池の図を描け コインを増やすとメロディーはどう変化したか 実験２ 果物電池を作る。 果物（レモン、ネーブルオレンジ、グレープフルーツ）に亜鉛板と銅板をさしこむ。 電子メロディーをつないでみる。 どの果物がいちばん起電力が大きかったか それはなぜか できた果物電池を直列につないでみる。 実験３ 備長炭電池を作る。 備長炭の周囲に濃い食塩水をしませた紙をひと巻きし、さらにアルミホイルをひと巻きする。 電子メロディーをつないで鳴るかどうかを確認する。 メロディーの鳴り方はどうだったか 炭とアルミホイルのどちらが（−）極になったか まとめ 電子を放出した極（負極）の金属の反応を記録せよ。 負極は酸化されたのか、それとも還元されたのか。 解説 イオン化傾向の異なる金属や電子を放出する物と電子を受け取るものがあり、電解質溶液があれば電池はできる。 準備 微弱な電流を検知するのには｢電子メロディ｣が優れている。起電力が増加するにつれて、曲（例えば｢エリーゼのために｣）がきちんと鳴るようになるので、定量的な変化を直感的に表現する道具として適当である。 また、電子メロディは電極を逆につなぐと鳴らないため、電池のどちらが負極になったかを確認する器具としても適当である。 操作 作ってみた電池は３種類であった。 ｢硬貨電池｣硬貨電池は、１円アルミ貨と10円銅貨の間に食塩水を湿した紙をはさんでパイルを作るもの。ボルタの工夫した電池とほとんど同じ構造である。ちなみにボルタは生後４年たっても言葉を話さなかったため、知恵遅れと思われたそうである。直列に重ねるとパイル２枚つまり22円分で鳴り出し、33円でまずまずの曲に聞えるようになった。１円アルミ貨が負極となった。 ｢果物電池｣果物はレモンとグレープフルーツ、ネーブルオレンジの３種を使い、金属は亜鉛板と銅板を使った。火曜日の実験ではネーブルがいちばん良く電子オルゴールを鳴らしたが、金曜日の実験ではレモンだった。果汁の塩濃度が濃いほうが良く鳴ると考察したが、極板との接触面積が大きく結果に影響を与える。火曜日に切れ込みを入れた果物をそのまま冷蔵庫で保存して金曜日に使用したので、果物に入れたカット面が影響した可能性がある。 ｢備長炭電池｣備長炭電池は備長炭に濃い食塩水を湿した紙（ペーパータオル）を巻き、さらにその上にアルミホイルを巻く。メロディをよく鳴らした。この例ではアルミホイルが負極となって電子を放出する。備長炭が陽極となった。 ＝＝＝＝＝＝＝考察に必要な重要な反応式や公式＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ◆ Ａｌ → Ａｌ3＋ ＋ ３ｅ− ◆ Ｚｎ → Ｚｎ2＋ ＋ ２ｅ− ◆ Ｃｕ → Ｃｕ2＋ ＋ ２ｅ− ◆ Ｃｕ2＋ ＋ ２ｅ− → Ｃu
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