カテゴリ:学校風景

化学基礎

投稿日時 : 2014/03/07

　３月に入り、化学基礎の授業は「酸化還元反応」に入りました。
　座学半分、実験半分で授業を進めていますが、残りの授業が少なく、全クラス均一には終われそうにありません。7日(金)には１つのクラスが今年度最後の化学基礎の授業を終えました。

実験１５　酸化還元反応１

　酸素、水素、電子のやりとりや、酸化数の増減など酸化還元の定義について説明を受け、酸化と還元が同時に起こることなどを学習しました。
　また、さらに金属のイオン化傾向も学習し、金属にも反応しやすいものとしにくいものがあることを理解しました。

　１つ目の実験は、マグネシウムの燃焼

　中学校でも定番の実験ですが、まぶしさが優先してしまい、金属が燃えるという点に着眼できない生徒が多いです。
　炎を上げて燃えるほど、反応しやすい金属ということ、金属のイオン化傾向の大きな金属ということを知ることができる実験です。

　２つ目の実験は、銅の酸化

　マグネシウムの実験と比較すると地味です。
　ガスバーナーで熱した導線が空気に触れると酸化されて黒色の酸化銅(II)に変化します。
　銅は金属のイオン化傾向の小さな金属です。（反応しにくい金属です。）そのため、古くから硬貨などに使用されています。

　３つ目の実験は、酸化銅(II)の還元です。

　今回は、加熱した酸化銅(II)をメタノールの蒸気に当てて還元しました。
　CuO　→　Cu　酸化銅(II)は還元されて赤銅色の銅になります。
　（酸素が失われるから、還元です。）
　CH₃OH　→　HCHO　メタノールは酸化されてホルムアルデヒドになります。
　（水素が失われるから、酸化です。）
　この反応では、酸化銅(II)が酸化剤（相手を酸化する物質）、メタノールが還元剤（相手を還元する物質）の役割を果たしています。

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桃や梅など

投稿日時 : 2014/03/04

管理人カテゴリ:学校風景

　管理棟の改築などに伴い、校内の樹木も整備され、花の咲く樹木は数が減りました。

　体育館近くのモモ（桃）はもう散り始めています。今年の花は小振りのような気がします。

　北門の坂の２本のミザクラ（実桜）は校内で一番早く咲くサクラです。５月上旬にサクランボがなります。

　北門の坂のカンヒザクラ（寒緋桜）はまもなく開花。

　ソメイヨシノ（染井吉野）はまだまだ開花は遠いようです。ほのかにつぼみが色付いてきました。

　赤＞白の源平咲きのウメ（梅）は正門近くにあります。

　最期にプランターのチューリップ。がんばれチューリップ春は近いぞ。

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化学基礎

投稿日時 : 2014/02/27

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　学年末考査が終了し、授業の残りもわずかとなりました。
　今週の実験は中和滴定でした。

実験１４　中和滴定

　中和滴定は、酸や塩基の水溶液の濃度を決定する大切な実験です。

　まずは、この実験に欠かせない、４つの器具の紹介から授業を始めました。
　写真は、ホールピペットとメスフラスコです。ホールピペットは、一定の体積の溶液を取る器具で、メスフラスコは固体や液体を一定の体積に薄める器具です。

　次は、コニカルビーカーとビュレットです。ビュレットから塩基の水溶液を滴下し、コニカルビーカー中の酸の水溶液を中和します。ビュレットは目盛りがあり、入れた溶液の体積を知ることができます。コニカルビーカーは普通のビーカーよりやや口が狭くなっていて、振り混ぜても液がこぼれにくい形になっています。

　今回の実験では食酢中の酢酸の濃度を決定します。
　まずは、ホールピペットとメスフラスコを使い、食酢を正確に10倍に薄めます。10倍に薄めた食酢を10mLホールピペットでコニカルビーカーに取ります。本実験では、ここまでの操作を教員側で行いました。

　生徒はビュレットを操作して、中和を行い、滴下量から食酢中の酢酸の濃度を計算します。
　10倍に薄めた食酢にフェノールフタレイン溶液を1滴加えます。次に、ビュレットの目盛りを読みます。最小目盛りの10分の1まで目分量で読み取るのは常識です。写真のビュレットの液面を、私は8.28mLと読み取りました。

　ビュレットを操作して、慎重に0.100mol/L水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、混ぜても淡い赤色が消えなくなったときが中和完了です。

　中和が終わったときのビュレットの目盛りは、15.31mLと読み取りました。ちなみに数滴加えすぎただけで、溶液は赤くなりました。

　15.31－8.28＝7.03mLと滴下量を計算できました。このような中和を３回ほど繰り返し、滴下量の平均値を求めるのですが、ここでは、7.03mLを平均値として濃度の計算を行います。

　「酸の価数×酸のモル濃度×酸の体積＝塩基の価数×塩基のモル濃度×塩基の体積」の式を用いて、10倍に薄めた食酢のモル濃度を求めます。
　1×酸のモル濃度×10＝1×0.100×7.03　酸のモル濃度＝0.0703mol/L

　元の食酢のモル濃度は10倍になるので、0.703mol/L

　1L＝1000mLの食酢の密度を1g/mLとすると、1000mL×1g/mL＝1000g

　1Lの食酢に含まれる酢酸(分子量60)は、0.703mol×60g/mol＝42.18g

　(42.18g÷1000g)×100＝4.218%　四捨五入して、4.22%と計算できました。

　食酢のラベルには酸度4.2%とあるので、実験成功と言えると思います。

　操作の難しい実験ですが、淡い赤色になり、きちんと中和できた班が多かったです。しかし、目盛りの読み取りミスや、計算ミスなどがあり、食酢中の酢酸の濃度がおかしい結果もありました。

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化学基礎

投稿日時 : 2014/02/24

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　考査前の2月上旬、酸・塩基の指示薬の実験を行いました。

実験１３　酸・塩基の指示薬
　メチルオレンジ、フェノールフタレインがどの程度のpHで変化するかを観察する実験と中和反応中のBTBの色の変化を見る実験です。

　pH1の塩酸10mL、水9mL×5を準備し、すべてにメチルオレンジを加えます。
　塩酸を1mL取って、水9mLに加え、10倍に薄めます。さらに10倍に薄めた塩酸を1mL取って、水9mLに加え、10倍に薄めます。この操作を繰り返して、どんどん10倍ずつ薄めていきます。

　pH1の塩酸は10倍に薄めるとpH2の塩酸になります。pH2の塩酸は10倍に薄めるとpH3の塩酸になります。pHが1異なると濃度は10倍違います。
　メチルオレンジは酸性側で赤色、塩基性側で黄色となりますが、中性のpH7ではなく、pH4程度で色が変わることが分かります。

　次はpH13の水酸化ナトリウム水溶液10mL、水9mL×5を準備し、すべてにフェノールフタレイン溶液を加え、同じように実験します。

　pH13の水酸化ナトリウム水溶液を10倍に薄めるとpH12に、さらに10倍に薄めるとpH11になります。酸も塩基も薄めることにより、pH7の中性に近づいていきますが、いくら薄めてもpH7の中性にはなりません。酸はいくら薄めても酸です。塩基はいくら薄めても塩基です。
　フェノールフタレインはpH10付近で変色することが分かります。（教科書などではpH9付近で変色する様子が掲載されていますが、空気中の二酸化炭素の影響で少しずれるようです。）フェノールフタレインは酸性側で無色、塩基性側で赤色となります。

　最後にBTB(ブロモチモールブルー)の変色です。
　試験管に水3～5mL、0.1mol/Lの塩酸10滴、BTB3滴を加えよく混ぜた後で、0.1mol/L水酸化ナトリウム水溶液を1滴ずつ加え、色の変化を見ます。

　同じ濃度の塩酸と水酸化ナトリウム水溶液ですので、10滴ずつでちょうど中和するはずですが、そのためには1滴のサイズも同じにしないといけないので、ちょうど中和することは難しいです。
　BTBは酸性側で黄色、中性付近で緑色、塩基性側で青色になります。

　リトマス、BTB、フェノールフタレイン、メチルオレンジの4種類のpH指示薬とその色の変化は覚えてください。

　と言ったのですが、学年末考査の結果は・・・。教え方が悪かったようですね。球磨工に来て6年間、まさかこんな低い平均点を見ることになるとは・・・。

　就職・進学は３年生でがんばればよいというものではありませんよ。１年の成績もしっかり影響します。さらに、就職・進学では全国の高校生と比較されることになります。
　もう、競争は始まっていますよ。

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