イオンの電荷と電離を粒子モデルで表す
原子核と電子、イオンの式、溶液での粒子を表す七つの資料で、14問と六つの記述課題に取り組みます。
学年・内容の目安 中学校第3学年。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
中学校理科第1分野(6)ア(ア)㋐「原子の成り立ちとイオン」に関連する粒子モデルの補助教材です。
解説を読む
原子核の正の電荷と電子の負の電荷を比べます。原子からイオンになるモデルと、水にとけてイオンが分かれるモデルを区別しましょう。
必要な予備知識
原子核に正の電荷があり、電子一個が負の電荷一個分を持つと読めること。
- 電気的に中性な原子では、原子核の正の電荷の大きさと電子全体の負の電荷の大きさが等しい。
- 原子が電子を失うと陽イオンになり、電子を受け取ると陰イオンになる。ここでは原子核の正の電荷は変わらない。
- イオンの式の右上に電荷を書く。例えば右上の²⁺は、正の電荷二個分を表す。
- 塩化ナトリウムなどが水にとけると、結晶の中で並んでいたイオンが水の中に分かれて広がる。このとき原子核は変わらない。
解き方の例
原子核の正の電荷が12個分で電子が10個なら、全体の電荷は正の二個分です。
よくある間違い
- 電子を失うと負の電荷が増えると考える。
- イオンの右上の数字を、粒子の個数と読む。
- 塩の電離で原子核の正の電荷が変わると考える。
観察と考え方を講師と確かめる
粒子を何個分数えたかを示し、原子核、電子、イオン全体の電荷を区別します。
原子核と電子の数を数える模式図で、電子の軌道や原子の実際の大きさは表しません。酸の反応などの詳しいしくみは扱いません。
読む文章・資料
電子が一個減るナトリウムのモデル
左の中性なナトリウム原子は、原子核の正の電荷が11個分、電子が11個です。右は原子核が同じで電子が10個です。
電子が一個増える塩素のモデル
中性の塩素原子では、原子核の正の電荷が17個分で電子も17個です。モデルでは電子を一個受け取り、塩化物イオンになります。
二個失うカルシウムのモデル
中性なカルシウム原子は原子核の正の電荷が20個分で、電子は20個です。電子が二個外へ移るモデルを考えます。
式と個数を区別するカード
カードにはMg²⁺と書かれた粒子一個と、Cl⁻と書かれた粒子二個があります。右上に1は書きません。
塩化ナトリウムの結晶と水溶液
塩化ナトリウムの結晶にはNa⁺とCl⁻が交互に並びます。それぞれ三個ずつの部分を考えます。水にとけた後、三個ずつのNa⁺とCl⁻が別々に広がりました。
塩化カルシウムのモデル
塩化カルシウムCaCl₂が水にとけ、Ca²⁺とCl⁻が別々に広がると考えます。模式図ではCa²⁺を二個分描きました。
同じ電子数の二つの粒子
粒子Pは原子核の正の電荷が12個分で電子が10個、粒子Qは原子核の正の電荷が9個分で電子が10個です。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：電子が一個減るナトリウムのモデル
右の粒子全体の電荷はどれですか。
- 負の一個分
- 正の一個分
- 0
答えと解説
正の一個分
正の11個分と負の10個分を合わせると、正の一個分です。
資料：電子が一個減るナトリウムのモデル
図の左から右で変わったことはどれですか。
- 原子核の正の電荷が一個分増えた。
- 原子核と電子が一個ずつ減った。
- 電子が一個減り、原子核は変わらない。
答えと解説
電子が一個減り、原子核は変わらない。
原子核の正の電荷は左右とも11個分です。電子は11個から10個へ減っています。
資料：電子が一個増える塩素のモデル
塩化物イオンの電子は何個ですか。
答えと解説
18
17個に一個加わるので、電子は18個です。
資料：電子が一個増える塩素のモデル
できたイオンの式はどれですか。
- Cl⁻
- Cl⁺
- Cl²⁻
答えと解説
Cl⁻
電子が一個増えて負が一個分多くなるので、Cl⁻です。
資料：二個失うカルシウムのモデル
電子が二個移った後、残った電子は何個ですか。
答えと解説
18
20個から二個引いて、18個です。
資料：二個失うカルシウムのモデル
できた粒子と電荷の組はどれですか。
- Ca⁻と負の一個分
- Ca²⁺と正の二個分
- Ca²⁻と負の二個分
答えと解説
Ca²⁺と正の二個分
原子核の正の20個分に対し、電子の負は18個分なので、正の二個分です。
資料：式と個数を区別するカード
Mg²⁺の右上の²⁺は何を表しますか。
- 陽イオンが二個ある。
- 原子核が二個ある。
- 一個のイオンが正の電荷二個分を持つ。
答えと解説
一個のイオンが正の電荷二個分を持つ。
右上はイオン一個の電荷です。粒子の数は右上の数とは別です。
資料：式と個数を区別するカード
カードの三個を合わせた全体の電荷はどれですか。
- 0
- 正の二個分
- 負の二個分
答えと解説
0
Mg²⁺の+2とCl⁻二個の−1ずつを足すと、全体は0です。
資料：塩化ナトリウムの結晶と水溶液
結晶のときと水にとけた後で変わることはどれですか。
- Na⁺とCl⁻の原子核の電荷が入れ替わる。
- Na⁺とCl⁻が、整った並びから別々に広がる。
- Na⁺とCl⁻が、電子を失って中性の粒子に変わる。
答えと解説
Na⁺とCl⁻が、整った並びから別々に広がる。
結晶をつくるイオンが、水の中に分かれて広がります。イオンの符号は変わりません。
資料：塩化ナトリウムの結晶と水溶液
モデルの水溶液には、陽イオンと陰イオンを合わせて何個描かれましたか。
答えと解説
6
Na⁺三個とCl⁻三個で、合わせて六個です。
資料：塩化カルシウムのモデル
Ca²⁺が二個分なら、対応するCl⁻は何個分ですか。
答えと解説
4
CaCl₂ではCaとClの数の比が1：2です。Ca²⁺二個分にはCl⁻四個分が対応します。
資料：塩化カルシウムのモデル
資料の水溶液モデルで、二個分のCa²⁺と対応するCl⁻の電荷はどうなりますか。
- 正の四個分と負の四個分で打ち消し合う。
- 正の二個分と負の四個分で、全体は負になる。
- 正の電荷が合計で六個分になり、負の電荷は残らない。
答えと解説
正の四個分と負の四個分で打ち消し合う。
Ca²⁺が二個なら+4、Cl⁻が四個なら−4です。合わせて0です。
資料：同じ電子数の二つの粒子
PとQの電荷の符号はどれですか。
- Pは負、Qも負。
- Pは負、Qは正。
- Pは正、Qは負。
答えと解説
Pは正、Qは負。
Pは12−10で正、Qは9−10で負です。
資料：同じ電子数の二つの粒子
電子が同じ10個なのに電荷が違う理由はどれですか。
- 粒子によって、原子核の正の電荷の大きさが違う。
- 粒子によって、電子一個の電荷の符号が違う。
- 粒子Pにある電子は電荷を持たず、粒子Qにある電子は電荷を持つ。
答えと解説
粒子によって、原子核の正の電荷の大きさが違う。
電子はどちらも負の十個分ですが、原子核の正の電荷がPでは12、Qでは9です。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：電子が一個減るナトリウムのモデル
図の左と右で、原子核の正の電荷と電子の個数を並べ、右が陽イオンになる理由を説明しましょう。
答えと解説
原子核の正の電荷は両方とも11個分です。電子は11個から10個になったので、右では正が一個分多く、Na⁺になります。
電子が一個減ると、全体の電荷は正の側へ一個分変わります。
- 原子核は11個分の正の電荷のまま、電子は11個から10個と示す。
- 差が正の一個分なのでNa⁺になると説明する。
資料：電子が一個増える塩素のモデル
電子を受け取る前後を、原子核と電子の数が分かる図や表で表しましょう。
答えと解説
原子核は前後とも正の17個分です。電子は前に17個、後に18個です。後は負が一個分多いのでCl⁻になります。
図でも表でも、正負を区別できれば表せます。
- 原子核の電荷を同じに保ち、電子を17個から18個にする。
- 電子を一個受け取った後が負の一個分と示す。
資料：二個失うカルシウムのモデル
Ca²⁺の右上の2と、元の原子からの電子の変化を結び付けて説明しましょう。
答えと解説
電子が20個から18個になり、原子核は正の20個分です。正が二個分多いので、一個のイオンの電荷を²⁺と表します。
粒子一個の電荷と、何個の粒子があるかを分けます。
- 電子が二個減り、原子核は正の20個分と示す。
- ²⁺は粒子の個数でなく正の電荷二個分と示す。
資料：式と個数を区別するカード
カードのMg²⁺一個とCl⁻二個を図や式で表し、合計の電荷を確かめましょう。
答えと解説
Mg²⁺一個で+2、Cl⁻二個で−1と−1です。足すと+2−1−1＝0です。
複数のイオンを合わせるときは一個ずつの電荷を足します。
- 各イオンの符号と個数を区別して表す。
- +2と−1二個分を足して、全体は0と示す。
資料：塩化ナトリウムの結晶と水溶液
結晶と水溶液の粒子モデルで、同じ点と違う点を一つずつ示しましょう。
答えと解説
Na⁺とCl⁻の種類、電荷、個数は同じです。結晶では規則的に並び、水溶液では別々に水の中へ広がります。
塩が水にとけた後も、各イオンの符号は変わりません。
- Na⁺とCl⁻の種類、電荷、個数のうち、保たれる点を示す。
- 結晶の並びと水中で分かれて広がる違いを示す。
資料：同じ電子数の二つの粒子
電子が10個のPとQを比べ、電荷の符号が違う理由を説明しましょう。
答えと解説
Pは正の12個分に負の10個分で、全体は正の二個分です。Qは正の9個分に負の10個分で、全体は負の一個分です。電子が同じでも、原子核の正の電荷が違います。
電子数だけでなく、原子核の正の電荷も合わせて考えます。
- PとQで原子核の電荷と電子の電荷を別々に数える。
- Pは正の二個分、Qは負の一個分と根拠を示す。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: イオンの電荷と電離を粒子モデルで表す
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/model-ion-charge-and-dissociation-with-particles/
粒子を何個分数えたかを示し、原子核、電子、イオン全体の電荷を区別します。
読む文章・資料
電子が一個減るナトリウムのモデル
左の中性なナトリウム原子は、原子核の正の電荷が11個分、電子が11個です。右は原子核が同じで電子が10個です。
電子が一個増える塩素のモデル
中性の塩素原子では、原子核の正の電荷が17個分で電子も17個です。モデルでは電子を一個受け取り、塩化物イオンになります。
二個失うカルシウムのモデル
中性なカルシウム原子は原子核の正の電荷が20個分で、電子は20個です。電子が二個外へ移るモデルを考えます。
式と個数を区別するカード
カードにはMg²⁺と書かれた粒子一個と、Cl⁻と書かれた粒子二個があります。右上に1は書きません。
塩化ナトリウムの結晶と水溶液
塩化ナトリウムの結晶にはNa⁺とCl⁻が交互に並びます。それぞれ三個ずつの部分を考えます。水にとけた後、三個ずつのNa⁺とCl⁻が別々に広がりました。
塩化カルシウムのモデル
塩化カルシウムCaCl₂が水にとけ、Ca²⁺とCl⁻が別々に広がると考えます。模式図ではCa²⁺を二個分描きました。
同じ電子数の二つの粒子
粒子Pは原子核の正の電荷が12個分で電子が10個、粒子Qは原子核の正の電荷が9個分で電子が10個です。
資料：電子が一個減るナトリウムのモデル
右の粒子全体の電荷はどれですか。
- 負の一個分
- 正の一個分
- 0
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：電子が一個減るナトリウムのモデル
図の左から右で変わったことはどれですか。
- 原子核の正の電荷が一個分増えた。
- 原子核と電子が一個ずつ減った。
- 電子が一個減り、原子核は変わらない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：電子が一個増える塩素のモデル
塩化物イオンの電子は何個ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：電子が一個増える塩素のモデル
できたイオンの式はどれですか。
- Cl⁻
- Cl⁺
- Cl²⁻
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：二個失うカルシウムのモデル
電子が二個移った後、残った電子は何個ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：二個失うカルシウムのモデル
できた粒子と電荷の組はどれですか。
- Ca⁻と負の一個分
- Ca²⁺と正の二個分
- Ca²⁻と負の二個分
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：式と個数を区別するカード
Mg²⁺の右上の²⁺は何を表しますか。
- 陽イオンが二個ある。
- 原子核が二個ある。
- 一個のイオンが正の電荷二個分を持つ。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：式と個数を区別するカード
カードの三個を合わせた全体の電荷はどれですか。
- 0
- 正の二個分
- 負の二個分
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：塩化ナトリウムの結晶と水溶液
結晶のときと水にとけた後で変わることはどれですか。
- Na⁺とCl⁻の原子核の電荷が入れ替わる。
- Na⁺とCl⁻が、整った並びから別々に広がる。
- Na⁺とCl⁻が、電子を失って中性の粒子に変わる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：塩化ナトリウムの結晶と水溶液
モデルの水溶液には、陽イオンと陰イオンを合わせて何個描かれましたか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：塩化カルシウムのモデル
Ca²⁺が二個分なら、対応するCl⁻は何個分ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：塩化カルシウムのモデル
資料の水溶液モデルで、二個分のCa²⁺と対応するCl⁻の電荷はどうなりますか。
- 正の四個分と負の四個分で打ち消し合う。
- 正の二個分と負の四個分で、全体は負になる。
- 正の電荷が合計で六個分になり、負の電荷は残らない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ電子数の二つの粒子
PとQの電荷の符号はどれですか。
- Pは負、Qも負。
- Pは負、Qは正。
- Pは正、Qは負。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ電子数の二つの粒子
電子が同じ10個なのに電荷が違う理由はどれですか。
- 粒子によって、原子核の正の電荷の大きさが違う。
- 粒子によって、電子一個の電荷の符号が違う。
- 粒子Pにある電子は電荷を持たず、粒子Qにある電子は電荷を持つ。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：電子が一個減るナトリウムのモデル
図の左と右で、原子核の正の電荷と電子の個数を並べ、右が陽イオンになる理由を説明しましょう。
資料：電子が一個増える塩素のモデル
電子を受け取る前後を、原子核と電子の数が分かる図や表で表しましょう。
資料：二個失うカルシウムのモデル
Ca²⁺の右上の2と、元の原子からの電子の変化を結び付けて説明しましょう。
資料：式と個数を区別するカード
カードのMg²⁺一個とCl⁻二個を図や式で表し、合計の電荷を確かめましょう。
資料：塩化ナトリウムの結晶と水溶液
結晶と水溶液の粒子モデルで、同じ点と違う点を一つずつ示しましょう。
資料：同じ電子数の二つの粒子
電子が10個のPとQを比べ、電荷の符号が違う理由を説明しましょう。
解答: イオンの電荷と電離を粒子モデルで表す
正の一個分
正の11個分と負の10個分を合わせると、正の一個分です。
電子が一個減り、原子核は変わらない。
原子核の正の電荷は左右とも11個分です。電子は11個から10個へ減っています。
18
17個に一個加わるので、電子は18個です。
Cl⁻
電子が一個増えて負が一個分多くなるので、Cl⁻です。
18
20個から二個引いて、18個です。
Ca²⁺と正の二個分
原子核の正の20個分に対し、電子の負は18個分なので、正の二個分です。
一個のイオンが正の電荷二個分を持つ。
右上はイオン一個の電荷です。粒子の数は右上の数とは別です。
0
Mg²⁺の+2とCl⁻二個の−1ずつを足すと、全体は0です。
Na⁺とCl⁻が、整った並びから別々に広がる。
結晶をつくるイオンが、水の中に分かれて広がります。イオンの符号は変わりません。
6
Na⁺三個とCl⁻三個で、合わせて六個です。
4
CaCl₂ではCaとClの数の比が1：2です。Ca²⁺二個分にはCl⁻四個分が対応します。
正の四個分と負の四個分で打ち消し合う。
Ca²⁺が二個なら+4、Cl⁻が四個なら−4です。合わせて0です。
Pは正、Qは負。
Pは12−10で正、Qは9−10で負です。
粒子によって、原子核の正の電荷の大きさが違う。
電子はどちらも負の十個分ですが、原子核の正の電荷がPでは12、Qでは9です。
記述問題の解答・確認の観点
資料：電子が一個減るナトリウムのモデル
図の左と右で、原子核の正の電荷と電子の個数を並べ、右が陽イオンになる理由を説明しましょう。
原子核の正の電荷は両方とも11個分です。電子は11個から10個になったので、右では正が一個分多く、Na⁺になります。
電子が一個減ると、全体の電荷は正の側へ一個分変わります。
- 原子核は11個分の正の電荷のまま、電子は11個から10個と示す。
- 差が正の一個分なのでNa⁺になると説明する。
資料：電子が一個増える塩素のモデル
電子を受け取る前後を、原子核と電子の数が分かる図や表で表しましょう。
原子核は前後とも正の17個分です。電子は前に17個、後に18個です。後は負が一個分多いのでCl⁻になります。
図でも表でも、正負を区別できれば表せます。
- 原子核の電荷を同じに保ち、電子を17個から18個にする。
- 電子を一個受け取った後が負の一個分と示す。
資料：二個失うカルシウムのモデル
Ca²⁺の右上の2と、元の原子からの電子の変化を結び付けて説明しましょう。
電子が20個から18個になり、原子核は正の20個分です。正が二個分多いので、一個のイオンの電荷を²⁺と表します。
粒子一個の電荷と、何個の粒子があるかを分けます。
- 電子が二個減り、原子核は正の20個分と示す。
- ²⁺は粒子の個数でなく正の電荷二個分と示す。
資料：式と個数を区別するカード
カードのMg²⁺一個とCl⁻二個を図や式で表し、合計の電荷を確かめましょう。
Mg²⁺一個で+2、Cl⁻二個で−1と−1です。足すと+2−1−1＝0です。
複数のイオンを合わせるときは一個ずつの電荷を足します。
- 各イオンの符号と個数を区別して表す。
- +2と−1二個分を足して、全体は0と示す。
資料：塩化ナトリウムの結晶と水溶液
結晶と水溶液の粒子モデルで、同じ点と違う点を一つずつ示しましょう。
Na⁺とCl⁻の種類、電荷、個数は同じです。結晶では規則的に並び、水溶液では別々に水の中へ広がります。
塩が水にとけた後も、各イオンの符号は変わりません。
- Na⁺とCl⁻の種類、電荷、個数のうち、保たれる点を示す。
- 結晶の並びと水中で分かれて広がる違いを示す。
資料：同じ電子数の二つの粒子
電子が10個のPとQを比べ、電荷の符号が違う理由を説明しましょう。
Pは正の12個分に負の10個分で、全体は正の二個分です。Qは正の9個分に負の10個分で、全体は負の一個分です。電子が同じでも、原子核の正の電荷が違います。
電子数だけでなく、原子核の正の電荷も合わせて考えます。
- PとQで原子核の電荷と電子の電荷を別々に数える。
- Pは正の二個分、Qは負の一個分と根拠を示す。