中2化学 銅の酸化

こんにちは!Hirokiです。
手元に10円玉はありますか?

10JPY.JPG
By Bank of Japan – 自ら撮影, パブリック・ドメイン, Link

それぞれの10円玉で製造年が違いますね。

手元にある10円玉で最も古い製造年は何年ですか?一方で、最も新しいのは何年ですか?

古いものと新しいものでは、見た目が全く違いますね。
新しいもの光沢があるのに対して、古いものはくすんでいて、味を帯びています。
これこそが、この記事で学習する、“銅の酸化”の化学変化です。

鉄と硫黄の化学変化で学習した“化合”って覚えていますか?

中2化学3 イメージ

化合とは、2つ以上の物質がくっついて、全く異なる1つの物質になる化学変化のこと。

酸化も化合の一種で、酸素と化合すること酸化と言います。

この記事では、銅の酸化について学習していきましょう。

①酸化銅ってどんなん?

銅はわかりますよね? 10円玉には微量の銅が使われています。

銅はこんな感じ!

NatCopper.jpg
By Native_Copper_Macro_Digon3.jpg: “Jonathan Zander (Digon3)” derivative work: Materialscientist (talk) – Native_Copper_Macro_Digon3.jpg, CC 表示-継承 3.0, Link

金属の一種なので、キラキラ光って、光沢がありますね。

また、色は赤かっ色(せきかっしょく)です。

また、銅はまた、電気を通しやすいという性質があります。

なので、電化製品の導線に使われています。

Lautsprecherkabel Makro nah.jpg
By RobertKuhlmann投稿者自身による作品, CC 表示-継承 3.0, Link

一方で、古い10円玉は、光沢がなく、黒くなっていますね。
実は、空気中の酸素と反応して、銅が化学変化を起こしているので、色が変わってしまうのです。
この黒い物質が”酸化銅”です。

②【実験】銅の酸化の実験

銅の酸化は以下の器具を用いて行います。

中2化学5 実験

実験で使用する、”三脚(さんきゃく)”や”三角架(さんかくか)”はたまに問題で聞かれるのでおぼえておきましょう。

実験上の注意
銅を加熱している間は、よくかき混ぜる
⇒(理由)空気中の酸素と銅を完全に反応させるため

③【解説】銅が酸化すると何になるの?

銅を完全に反応させるために、よくかき混ぜながら実験を行ったところ、赤かっ色の銅を加熱すると、加熱した部分が黒色に変化した。

加熱するのは、空気中の酸素と反応するということなので、

銅を加熱すると、空気中の酸素と反応し、黒色の物質になることがわかりました。
銅 + 酸素 → 黒色の物質

では、この黒色の物質は何なのか?また、どのような性質があるのかを確認していきましょう。

〇黒色の物質

加熱する前の“銅”には光沢があったが、黒色の物質には光沢がない。
また、電気を通さないこともわかった。
つまり、これは“金属ではない”ということがわかる。

したがって、銅を加熱してできた黒い物質は、“酸化銅”である。また、酸化銅の性質は、加熱前の銅の性質は全くことなるものであることがわかった。

酸化銅はこちら!

CopperIIoxide.jpg
By User Walkerma on en.wikipedia, パブリック・ドメイン, Link

※補足
銅の化学式はCuであり、酸素はO2である。この銅と酸素が反応するので、なんとなく酸化銅(CuO)ができると予想できる。

銅の加熱前と加熱後の性質をまとめると以下のようになります。

反応前 反応後
物質 酸化銅
赤かっ色 黒色
こする 金属光沢 光沢なし
電気を流す 流れる 流れない

また、銅の酸化を化学反応式は以下のようになります。

銅 + 酸素 → 酸化銅
2Cu   + O2 → 2CuO

④【問題と解答】銅の酸化

問題
(1)銅を加熱したときに生成する物質を答えよ。
(2)(1)の色は。
(3)(1)の化学反応式を答えよ。
(4)(1)の反応をモデルで表せ。(銅原子を◎、酸素原子を〇)
(5)銅と酸素の化合する質量比を答えよ。
(6)(1)のような酸素と化合する反応を何というか。
(7)ステンレスの皿の上で銅粉を加熱すると、質量はどう変化するか。
(8)銅粉を加熱するときにしなければならないことは何か。
(9)(8)は、なぜか。
解答
(1)酸化銅
(2)黒
(3)2Cu + O2 → 2CuO
(4)
 解説 銅の酸化 モデル

(5) 銅:酸素=4:1
(6)酸化
(7)増える
(8)よくかき混ぜる
(9) 銅粉を空気中の酸素と完全に反応させるため

⑤【画像】まとめ画像

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コメント

  1. 通りすがり より:

    【銅の加熱前と加熱後の性質をまとめると以下のようになります】

    この表の中の「電気を流す/流さない」が逆ではないでしょうか

  2. ひろき より:

    >>通りすがりさん
    見落としていました。
    ご指摘どうもありがとうございます!

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