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中3理科・イオンと電離|中和の計算まで一気に

ほしてぃー

中3理科・イオンと電離|中和の計算まで一気に

よっしゃー!いこうか!今日は中3理科のイオンと電離、そして中和の計算まで一気に片づけるぞ。

先に結論だ。イオンと電離でつまずく子の9割は、「原子が電子をやりとりして電気を帯びただけ」というシンプルな話を、記号の量にビビって難しく感じてるだけ。ここを1回整理すれば、中和も計算も全部つながる。

自分(ほしてぃー)が17年見てきて、この単元は「一気にやると一番伸びる」タイプだ。バラバラに覚えるとしんどい。でっ!今日は流れで通すぞ。

イオンとは?まず3行で結論

イオンとは、原子が電子を失ったり受け取ったりして、電気を帯びた粒子のことだ。電子を失って+の電気を帯びたものが陽イオン、電子を受け取って−の電気を帯びたものが陰イオン。そして電離とは、物質が水に溶けて陽イオンと陰イオンに分かれることだ。

ポイントはこれだけ。

  • 電子は−の電気を持っている
  • 電子を1個失う → +1の陽イオン(例:Na+)
  • 電子を1個受け取る → −1の陰イオン(例:Cl−)

Naが電子を1個手放してNa+。Clが電子を1個受け取ってCl−。塩化ナトリウムが水に溶けると、NaCl → Na+ + Cl− と分かれる。これが電離だ。

めちゃくちゃシンプルだろ?ここまでOK?よっしゃ、次いくぜ。

中3理科のイオンで点を取る3つのコツ

コツ1:陽イオン・陰イオンを表で丸ごと持っておく

テストで出るのは実はそんなに多くない。

  • 陽イオン:水素イオン H+、ナトリウムイオン Na+、銅イオン Cu2+、亜鉛イオン Zn2+、マグネシウムイオン Mg2+
  • 陰イオン:塩化物イオン Cl−、水酸化物イオン OH−、硫酸イオン SO4 2−、硝酸イオン NO3−

ここ、塾でいつも生徒にこう言ってる:「10個で足りる。10個だけ完璧にしろ」。

コツ2:電離の式は「+と−の数が釣り合う」で検算する

塩酸:HCl → H+ + Cl− 水酸化ナトリウム:NaOH → Na+ + OH− 硫酸:H2SO4 → 2H+ + SO4 2−

最後の式、H+が2個なのはSO4 2−が−2だからだ。左右で電気の合計がゼロになる。これが検算のカギ。

コツ3:酸とアルカリは「何が出るか」で1行で覚える

酸とは、水に溶けて水素イオン H+ を出す物質のことだ。アルカリとは、水に溶けて水酸化物イオン OH− を出す物質のことだ。

これだけ。ここ、めちゃくちゃ大事だから、もう一回読んでくれ。

中和とは?計算の前に仕組みを押さえる

中和とは、酸の H+ とアルカリの OH− が結びついて水になる反応のことだ。

H+ + OH− → H2O

そして残った陽イオンと陰イオンがくっついてできたものが塩(えん)。塩酸+水酸化ナトリウムなら、残るのは Na+ と Cl− なので、塩化ナトリウム NaCl ができる。

HCl + NaOH → NaCl + H2O

つまり中和は「水ができる反応」。これが本体で、塩はおまけだ。ここを逆に覚えてる子、めちゃくちゃ多いんだけど、主役は水。

中和の計算でつまずく定番パターンと、その抜け方

つまずき1:BTB液の色変化があやふや

酸性で黄色、中性で緑、アルカリ性で青。これは覚えるしかない。フェノールフタレイン液はアルカリ性で赤、それ以外は無色。

つまずき2:「濃度が違う」問題で混乱する

中和の計算は結局、H+の数 = OH−の数 になる点を探すだけだ。同じ濃度なら体積も同じ。濃度が2倍なら、必要な体積は半分。

つまずき3:混ぜたあとのイオンの数のグラフが読めない

塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ加えたとき、こう動く。

  • H+:減っていって、中和点でゼロ
  • Cl−:最初から変わらない(減らない)
  • Na+:加えた分だけ増え続ける
  • OH−:中和点まではゼロ、中和点を過ぎてから増える

このグラフ、入試で本当によく出る。でも安心してくれ、上の4行を書き出せば全部解ける。

結論。中和点までは「H+がNa+に置き換わっていくだけ」。

実際に解いてみる(例題2問)

例題1:ある濃度の塩酸10cm³をちょうど中和するのに、水酸化ナトリウム水溶液が20cm³必要だった。同じ塩酸を15cm³にしたら、水酸化ナトリウム水溶液は何cm³必要か。

比で解く。10:20 = 15:x なので、x = 30cm³。

例題2:硫酸 H2SO4 が電離するとき、水素イオンは硫酸イオン1個に対して何個できるか。

硫酸イオンは SO4 2− で−2。電気を釣り合わせるには+2ぶん必要だから、H+は2個。

ほら、電気の釣り合いで全部いけるだろ?ここを乗り越えると、ほんとに視界が変わる。

よくある質問(FAQ)

Q. イオンの化学式は全部覚えないとダメ?

A. 全部は要らない。中学のテストと入試で出るのは10個程度だ。H+、Na+、Cu2+、Zn2+、Mg2+、Cl−、OH−、SO4 2−、NO3−、これに炭酸イオンを足せば十分戦える。

Q. 中和したら必ず中性になるの?

A. ならない場合もある。中和は「H+とOH−が結びつく反応」を指すので、片方が余っていれば酸性やアルカリ性のまま。中性になるのは、ちょうど過不足なく中和したときだけだ。

Q. 電離と電気分解って何が違うの?

A. 電離は「水に溶けたときに自然にイオンに分かれること」。電気分解は「電流を流して物質を分解すること」。分かれるきっかけが水か電流か、が違いだ。

まとめ:今日からやることはこの3つ

  1. 陽イオン・陰イオン10個を紙に書き出して、見ずに言えるまでやる
  2. 塩酸・水酸化ナトリウム・硫酸の電離の式を3回書く
  3. 中和のイオン数グラフ(H+・Cl−・Na+・OH−の4本)を自分で描いてみる

この3つ、合わせて30分だ。30分で中3理科の山場が一つ落ちる。やるぜ。

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いー夢見ろよ。きみが今日やった30分は、入試本番で必ず効いてくる。よっしゃー、いっしょにいこう!

よっしゃー!!今日も熱くいくぞ!!!

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