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中学 · 15分

金属の活性系列:亜鉛と銅

青色の硫酸銅溶液に亜鉛板を浸し、青さが薄れる中で赤い銅が析出するのを観察する。

目的

置換反応 Zn+CuX2+→ZnX2++Cu\ce{Zn + Cu^{2+} -> Zn^{2+} + Cu} を観察して、亜鉛が銅より活性であることを示す。

器具と試薬

CuSOX4\ce{CuSO4} 溶液と亜鉛板を入れた仮想ビーカー。スライダーで板を浸す深さを変える。

手順

  1. シミュレーションを始め、CuSOX4\ce{CuSO4} 溶液の最初の青色を確認する。
  2. 浸漬スライダーを上げると、浸した部分のまわりに赤褐色の銅の粒が現れて沈む。
  3. 待って比較する:接触が深く長いほど銅の析出が増え、溶液は薄くなる。

観察すること

  • 亜鉛表面に赤褐色の銅が析出し、ZnX2+\ce{Zn^{2+}} イオンが溶液に移る。
  • CuX2+\ce{Cu^{2+}} イオンが消費されるにつれて青色が薄れる。

解説

亜鉛は銅より電子を放出しやすい:Zn\ce{Zn} が酸化され(Zn→ZnX2++2 eX−\ce{Zn -> Zn^{2+} + 2e^-})、CuX2+\ce{Cu^{2+}} が還元されて金属になる(CuX2++2 eX−→Cu\ce{Cu^{2+} + 2e^- -> Cu})。活性系列で上位の金属は必ず下位の金属をその塩溶液から置換する — 系列 K>Na>Ca>Mg>Al>Zn>Fe>Pb>H>Cu>Ag>Au\ce{K > Na > Ca > Mg > Al > Zn > Fe > Pb > H > Cu > Ag > Au} の根拠である。

ゆかりの化学者

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