テストに出る！ダニエル電池のしくみ

ダニエル電池の仕切り板の役目を

学びたい生徒さんは，

目次の６つ目をクリックだ！

ジャンプできるよ！

イオンの化学式を覚えよう！

まずは，イオンの式を覚えようね。

早速チャレンジだ☆

クリックすると答えが出るよ！

他にもあるよ！

教科書で調べておこうね！

イオンへのなりやすさ

イオン化傾向の問題も出題されやすい！

早速，問題にチャレンジだ！

クリックすると答えが出るよ！

今回の問題における

イオンのなりやすさは，

マグネシウム，亜鉛，銅，

の順番です。

ダニエル電池の問題

早速問題にチャレンジしてみよう。

答えは下にあるよ！

解説動画もあります。

解説動画で学ぼう！

中3生と授業したときの録画です。

一緒に学ぼう！

答えと解説

こたえ

（１）

亜鉛板では，亜鉛が溶けて

亜鉛イオンになるよ！

Zn → Zn²⁺ + 2e^–

銅板では，

硫酸銅水溶液中の

銅イオンが電子を受け取って

銅になって銅板に付着するよ！

Cu²⁺ + 2e^– → Cu

（２）

亜鉛板は少しずつ解けていく。

銅板には銅が付着する。

（３）

電子が銅板側に来る。

電流は電子の流れとは逆です。

よって，銅板側から電流スタート。

銅板が+極です。

【応用】仕切り板の役目とは？

さぁ！やってまいりました！

疑問解決のコーナーです。

中学生向けに画像いっぱい

用意しました。

はじまりはじまり～！

仕切り板には小さな穴がある！

水の粒子や水溶液中のイオンが

少しずつ通れるようにしています。

少しずつというのがポイント！

仕切り板って必要なの？

仕切り板，そんなものは

ボルタ電池ではなかったよ。

ダニエル電池でも不要なのでは？

仕切り板を取ってしまったら①

じゃあ，仕切り板を外しましょうね。

硫酸亜鉛水溶液と硫酸銅水溶液が

すぐ混ざるね。

仕切り板を取ってしまったら②

イオン化傾向により，

亜鉛板から亜鉛イオンが出てくる。

電子も出てくるけど・・・

仕切り板を取ってしまったら③

液体同士が既に混ざっているので，

亜鉛板の近くで銅が電子を取っちゃった。

これじゃあ電子が移動できないよ・・・

液体同士が混ざっちゃうと，

亜鉛板側だけで反応が進んで

電池にならないんだよね☆

完全に液体をわけてみよう！

液体同士が混ざると

電池にならないという弱点が

わかりました。

それならば，完全に液体を分離すれば

解決するかも？

完全に液体をわけてみよう①

結果的にありえない表現ですが

表現してみました。

亜鉛板側では，亜鉛イオンが量産。

銅板側では電子を受け取った銅が量産。

何となく，うまくいきそうだけど，

うまくいく・・・・のか・・・？

完全に液体をわけてみよう②

実は，この液体分離パターンは

最初から電池になりません。

思い出してほしいのですが，

イオンの式では，

プラスとマイナスの数をそろえる必要が

ありますね。

この図だと，

亜鉛板側はプラスにかたよって，

銅板側はマイナスにかたよってしまって。

電気的なバランスが取れてないので

そもそも電子が出ないし動けないのです。

だから最初から反応が起きません・・・

水溶液中の＋とーのバランスが取れれば

電子が流れます。

どうすればいいの？

そこで，仕切り板の出番だ！

仕切り板の役目は，

液体同士を混ざりにくくして，

さらに，電気的なバランスを保つこと。

早速，次の画像をみていこう！

ダニエル電池①　電子の移動

仕切り板を入れて早速スタート。

仕切りと書いてありますが，

セロハンだったり，

素焼きの容器だったりです。

まずは，亜鉛板から亜鉛が溶けて

亜鉛イオンが出てくるよ。

電子も出てくる！

ダニエル電池②　電子が銅板へ

電子が銅板側に到着します。

電子の流れと電流の向きは逆だよ！

ダニエル電池③　銅ができる

銅イオンが電子をもらって，

銅になります。

銅板に銅が付着します。

ダニエル電池④　仕切りの出番

ここまでは，

さっきまでと同じ失敗パターンだけど。

でもでも，仕切り板を通って

硫酸イオンが移動すれば，

電気的なバランスが取れるのです。

ダニエル電池⑤　仕切りの出番

亜鉛イオンが移動中！

硫酸イオンが移動するパターンと

もう1パターン。

亜鉛イオンが右側へ移動するのも

いいよね。

電気的なバランスが取れるよ。

ダニエル電池⑥　反応が続く

このように，電気的なバランスを保って

反応が続きます。

反応が続くと，

電子をもらう役目の銅イオンが減って。

亜鉛イオンは増えて液体が混ざって。

反応ができなくなったら

ダニエル電池の寿命。

ダニエル電池の延命

ダニエル電池を延命するなら，

硫酸銅水溶液を濃くするといいね！

銅イオンをたくさん入れよう。

どうせ亜鉛イオンは増えるので，

硫酸亜鉛水溶液は薄くてＯＫ。

延命と言っても，液体同士は

少しずつ混ざっていくわけで，

こればかりは仕方ないですね。

ダニエル電池っておもしろいね！

今回は，ダニエル電池と

仕切り板(セロハン)の役目を

図で解説しました。

セロハン以外にも，

素焼きの容器などもありますね。

どれも役目は同じですよ。

液体同士を混ざりにくくすること，

電気的なバランスを保つことの2点です。

さあ，みんな！

解説は終わりだ！

ワークの続きでテスト対策だ！

中3生なら入試対策かな？

みなさんの頑張りを応援しています！