|
高校化学 3年 化学ⅠB 選択 毎時30分実験 ８０種類 by 池田博明 2002年4月から，神奈川県立足柄高等学校３年の選択『化学IB』（４単位）で行った授業を紹介します。 ●実験はすべてレポート形式で記録していきます。5分予備説明/30分実験/15分考察 ●生徒は基本的に｢化学ＩＢ ゼミノート｣（数研出版）を予習してきます。授業前に予習してきたかどうかをチェックします。予習してあれば10点で、平常点に入れます。 主な参考文献 化学教育研究会（編），1992．授業に役立つ化学実験の工夫，大日本図書． 大久保秀樹ほか，2002．新観察・実験大事典（化学篇），東京書籍． 鈴木智恵子,1998.身近な化学の実験と化学の基礎，東洋館出版． 数研出版編集部，2002．視覚でとらえるフォトサイエンス化学図録，数研出版． 綿抜邦彦・武田一美（編），1982．実験をとおして知る物質の性質，講談社． I学期 中間試験までの進度
II学期 中間試験まで
三学期は一般受験者の入試が｢生物｣テストのため、生物化学系の実験を行いました。 酵素実験（唾液を用いる）、発酵実験（キューネ氏発酵管を用いる）、光合成実験（葉のたたき染め）など。 夏休み 補習 （化学IIの範囲）
実験と授業の展開 第I章 原子と分子 （１）金属ナトリウムの反応 目的 金属ナトリウムの反応を観察する 手順１. ビーカー（500ml）に水を入れる、切り出した豆粒大のNaを投入する。 結果１. 水面を回転しながら白い蒸気を上げて反応し、溶けていく。 フェノールフタレイン試薬で赤変する。 手順２.ろ紙を水で塗らして、ビーカーに敷き、Naを投入。 結果２.黄色い炎を上げて燃える反応も見られた。最後にハネたりして危険。 （２）アルカリ金属の反応の比較 目的 アルカリ金属と水の反応を比較する 手順１.金属リチウム、金属ナトリウム、金属カリウムを同じ量だけ切り取って水と反応させる。 結果１.次のような結果になった。
「同じ量を取る」というときに同じ質量取るのか、同じ体積取るのか、それともモル数を同じにするのかという問題がある。 考察. なぜこのような反応の違いがおこるのか。アルカリ金属は金属原子が金属結合した物質である。アルカリ金属原子はすべて価電子を１個持ち、この価電子を放出して１価のイオンになりやすい。 ２ Na ＋ ２ H2O → ２ NaOH ＋ H2 ↑ 金属原子が水の分子と接触したとき、カリウムの価電子は原子核から離れているため、飛び出しやすく反応が起こりやすく、激しいと考えられる。 一方、炎の色はそれぞれの原子の炎色に近い。 （３）金属Baとの反応 目的 アルカリ土類金属と水の反応 手順.前回に同じ 結果.粒状Caは水とほとんど反応したようには見えなかったが、フェノールフタレインを滴下すると、液が赤変したので、少しは水に溶けたことが分かった。 金属Baは著しく硬くて、ナイフで切れるようなものではなかった。ドライバーとハンマーでかち割った。水に溶かすと泡(水素）を出して溶けていく。しかし、反応は火花が出るほどではなかった。 考察. アルカリ土類金属は価電子２個を放出して２価のイオンになりやすい。水との反応ではバリウムはバリウムイオンになり、Ba（OH)2ができる。 （４）電気テスターによるイオン 目的 イオンが電気を帯びること 試薬 NaCl AgNO3 用具 電気テスター 手順 NaClをテスター、水をテスター、微量のNaClを水溶させてテスター、AgNO3を加える 結果 電気を通さない、通さない、通す、白沈する 考察 イオン結合とイオン結晶と水和の説明 （５）炎色反応 目的 各種の元素の炎色を確認する。 薬品 LiCｌ NaCl KCl Ba（NO3）2 SrCl2 CaCl2 手順 蒸発皿に各種の塩のメタノール溶液を作る。ちぎった脱脂綿を浸す。燃やして炎色を確認する。 考察 アルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩はイオン化している。炎色の暗記方法の確認。 （６）共有結合と金属結合 事前 共有電子対と非共有電子対を理解、価電子数と電子配置の確認 目的 共有結晶と金属結晶の性質 用具 炭素棒またはシャープペンシルの芯、ニクロム線 手順 電気テスターまたは電子メロディーにより伝導性を確認する、延性を確認する ニクロム線は4mの両端50cmを輪にして雑巾を巻きつけ、握り手を作る． 二人で両端を引き、延性を調べる．〔鈴木〕 結果 鉛筆の芯は電導性あり、色鉛筆は電導性なし、ニクロム線は延性あり 考察 結合と性質の関係を考察する。 グラファイトとダイヤモンドの差異を考察し、同素体を理解する 金属結合の自由電子を考察する。 （７）極性 目的 非極性溶媒に溶解しやすいヨウ素の抽出 〔大日本図書〕 用具 試験管 薬品 薄いヨウ素水溶液、シクロヘキサン 手順 薄いヨウ素水溶液3mL、シクロヘキサン1mLを静かに加える。色を記録。 コルク栓をして振る。 結果 最初は上層（シクロヘキサン）は無色、下層（水）は淡い褐色 振った後は上層は紫褐色、下層は色が薄くなる（ヨウ素液は薄い方が効果的） 考察 非極性分子のヨウ素は非極性溶媒シクロヘキサンに溶解する。 （８）もっぱらモル数 目的 モルと分子数を理解する 用具 はかり 手順 物質の質量を測定し，モル数，粒子の個数を算出する。 結果 鉄板，銅線，金属Naなど。 考察 モル数と１モル原子の値，およびモル分子の値を算出する （９）モル数と化学反応 〔数研出版ゼミノート〕 目的 化学反応とモル数 用具 はかり、ビーカー 薬品 炭酸カルシウム、希塩酸 手順 炭酸カルシウムを１ｇ程度はかりとる ビーカーに塩酸（6モル/Ｌ）を入れて重量を測定する 炭酸カルシウムを希塩酸に注ぎ、溶かす。 重量を測定する 結果 炭酸カルシウムの重量からモル数が、 発生した二酸化炭素の重量からモル数が、 算出できる。そして、化学反応式からもモル数、 ＣａＣＯ3とＣＯ2の比率は１：１であることが分かる。 （10）物質量と気体発生 〔大日本図書〕 目的 金属量を変えて生成気体量を測定する 用具 二股試験管、ゴム管、メスシリンダー100mL、水槽 薬品 6モル濃度ＨＣｌ、Ｍｇリボン0.05ｇ前後 手順 Ｍｇリボン小・大を正確に測定 二股試験管にＭｇを入れ、もう一方には塩酸を入れる メスシリンダーで水上置換で気体を捕集 （メスシリンダーの水面と水槽の水面を合わせてから目盛りを読む） （水素の発生が終わったら、二股試験管を水につけて冷やすこと。 それから水面を合わせて読み取る） 結果 0.03ｇのMgからは29mLの水素が、0.06ｇのMｇからは63mLの水素が発生。 （冷やすことを忘れた。水槽が浅いため水面を合わせることができなかった） 考察 金属の質量から金属のモル数を算出 水素の発生量から水素のモル数を算出 モル比を取るとほぼMg：H2＝1：1 参考 Al（アルミ箔）なら２：３となる （11）気体の体積とモル数 目的 気体の体積とモル数 用具 ポリ袋 薬品 ジエチルエーテル 手順 ポリ袋の質量を測定 ジエチルエーテルを一滴、袋に入れ口をしばって質量を測定 蒸発したら、さらに質量を測定 袋の体積を測定する（同じ体積のポリ袋に水を入れ、その水の容量をメスシリンダーで測定する） モル数の実験値と理論値を比較する 結果 ポリ袋も一枚ずつ質量が異なった。1.53ｇ 一滴加えた重さ 1.83ｇ 水と比べたポリ袋の体積 71mL 考察 ジエチルエーテルの分子量は74，0.3ｇのエーテルは0.3/74モル＝ 体積から求めたモル数は，71mL/22400mL＝ 蒸発した後の質量の測定ではかなり軽くなり、なかには ポリ袋の質量より低くなったケースもあったが、これは窓から入る風の影響。 ▼第II章 物質の三態と気体 （１）三態変化 目的 ヨウ素の昇華 用具 200mL丸底ビーカー、200mLビーカー、加熱用具 薬品 ヨウ素結晶 手順 ヨウ素結晶を少量、ビーカーに入れる ビーカーの上に水を入れた丸底フラスコを載せる ビーカーを弱く加熱し、観察。 注意 ヨウ素蒸気は有毒である 結果 加熱によってヨウ素が昇華し紫色の煙りをあげる 丸底フラスコの底には昇華でヨウ素の結晶がつく 考察 昇華には固体から気体への変化の他にも、気体から固体への変化もある 目的 パラジクロルベンゼンの三態変化 用具 試験管、加熱用具 薬品 パラジクロルベンゼン 手順 トイレの芳香剤に使われる固体の物質をおだやかに加熱 無い場合はナフタレンでもよい 結果 固体の原料は融解し液化する。加熱を続けると、液体はさらに蒸発して気化する。 試験管の口が冷えていると凝縮して液化するため、気体が試験管のどの辺りまで 移動（上昇）したかが分かる。 試験管の口外に気体が燃れていないときには点火しないが、出た瞬間から点火すると、 気体が燃えて大量のススが出る。 注目 気体が試験管内を上昇していくのがはっきり目に見えて大変に面白い。 （２）ガラス細工１ 目的 ガラス管を融解させ、細工する 折る、曲げる 用具 ガラス管、目立てヤスリ、ガスバーナー 手順 ガラス細工に準ずる。折る、曲げる（U字管を作成し、電気分解実験に使用する） 方法については別途、記載。 息を吹き込む場合、ガラス管の出口を指でおさえると、 熱風が指に当って危ない。ガラス管が短いと火傷の危険がある。 ｢曲げ｣るときに息を吹き込むのは控える。 （３）気体の体積 目的 気体の体積を変化させる要因を考察する 用具 フラスコ、ゴム栓、ガラス管 手順 フラスコを手で暖めてガラス管内の液滴を移動させる 考察 暖めると空気は膨張し、冷やすと空気は収縮する シャルルの法則 絶対零度では気体の体積は０である ボイル・シャルルの法則と圧力と温度の関係 水素と酸素の混合 目的 気体の体積を変化させる要因のひとつはモル数 用具 水槽、ペットボトルの底を切ったもの、ゴム栓、ポリ袋、二股試験管と誘導管 薬品 亜鉛と塩酸、過酸化水素水と二酸化マンガン 手順 水素を発生させ、水上置換でペットボトル内に集める 酸素を発生させ、同じペットボトル内に水素：酸素の比が２：１になるように入れる 水槽の中でペットボトルを沈め、ゴム栓を外してポリ袋に混合気体を移す 混合気体の入ったポリ袋に離れた地点から点火する 結果 混合気体（水素爆鳴気）は爆発する 考察 濃度に応じた気体発生反応が見られた。気体のモル比は体積比と等しい。 （４）気体の質量 目的 気体にも重さがある。 薬品 ジエチルエーテル 用具 ビーカー、ろ紙、ラップ、精密ばかり 手順 ろ紙をしいたビーカーにラップでふたをする。ラップの中央に穴を開ける。 重さをはかる（W1）。 ろ紙にジエチルエーテルを滴下し、精密ばかりで質量の変化を測定する。 やがて質量が落ち着いたところ（W２）で，ビーカーの体積と質温と気圧を測定しておく。 別の物質で同様に測定して比較する。例えばドライアイス。 結果 蒸発すると次第に軽くなることで、重さの変化が分かる。 同温・同圧条件下で同体積の気体は分子量の大きいほうが重い。 W1＝65.13ｇ W２＝65.21ｇ エーテル質量＝0.08ｇ 室内の気温 22℃，気圧 750mmHｇ 考察 理想気体の状態方程式から、分子量を算出できる。 （５）分子量の測定 〔東京書籍〕 目的 スプレー缶内の気体の分子量を測定する 用具 はかり、ペットボトル、気体スプレー缶（二酸化炭素） 手順 スプレー缶にストローを取り付け、重さを測定する（ｗ） 空のペットボトルの重さを測定する（ｗ’） 適当量の二酸化炭素をスプレー缶からペットボトルに噴出する スプレー缶の重さを測定する（ｗ2） ペットボトルの重さを測定する（ｗ2’） 結果 （Ａ）スプレー缶から出た二酸化炭素の重さ ｗ－ｗ2 ＝ 48.094－47.574 ＝ 2回目 47.573 － 47.477 ＝ （Ｂ）ペットボトルに出入りした気体の重さ ｗ2’－ｗ’ ＝ 27.305－27.128 ＝ ２回目 27.170 － 27.128 ＝ （Ａ）－（Ｂ）は二酸化炭素が追い出した空気の重さである。 二酸化炭素は同圧・同温の空気を追い出したから、 空気の分子量29との比を取って、二酸化炭素の分子量を求めることができる。 M：29＝ （A）：（A）－（B） から Mを算出する。 ガス・ライター用のブタンを用いて150mLのペットボトルで実験したところ， １回目は噴射しすぎてガスがペットボトル容器から 外へ漏れて分子量は44と算出された。 ２回目の分子量は51と算出された（理論値は58だが）。 分子量の測定 実験 （６）気体の液体への溶解 目的 アンモニアの水への溶解 用具 加熱器具、試験管、 薬品 塩化アンモニウム、水酸化カルシウム 手順 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムを同量混合し、弱熱する 試験管の口を少し下げる（発生する水による試験管が割れるのを防ぐため）。 よく乾燥した丸底フラスコに誘導ゴム管でアンモニアを導く。 フラスコにゴム栓をする。ガラス管で中に水を入れて後、ガラス管口をしっかり押さえる。 もう一方のガラス管の先を水につける（水にはフェノールフタレインを滴下しておく）。 結果 赤い色の噴水が観察される。とても美しい！ 考察 ２ＮＨ4Ｃｌ ＋ Ｃａ（ＯＨ）2 → ２ＮＨ3 ＋ ２Ｈ2Ｏ ＋ ＣａＣｌ2 （弱塩基の塩に強塩基を作用させると弱塩基が追い出される） 発生したアンモニアは水に溶解してフラスコ内が減圧するので、水を引き込む。 （７）塩素の製法と性質 目的 塩素を発生させ、性質を調べる 猛毒のため注意！ 薬品 さらし粉、塩酸 手順 実験１．二又試験管のさらし粉に塩酸を加える。下方置換で捕集。 たくさん発生させると危険。気体を吸い込まないこと。 実験２．臭いと色を確認。 実験３．水でぬらしたヨウ化カリウムデンプン紙を反応させる。 実験４．熱した銅線を反応させる。 実験５．漂白作用を確認する（水が必要である） 結果 結果１．黄緑色の塩素が発生 結果２．黄緑色で刺激臭 結果３．青変 結果４．燃焼する 結果５．水で濡れていれば漂白される 考察 それぞれの反応式を確認する。 反応１．CaCl（ClO）・H2O ＋２HCｌ → CaCl2 ＋ H2O ＋ Cl2 反応３．２KI ＋ Cl2 → ２KCｌ ＋ I2 ヨウ素の酸化数は-1から0（塩素で酸化された） 反応４．Cu ＋ Cl2 → CuCｌ2 銅の酸化数は0から+1（塩素で酸化された） （８）気体の検出反応 目的 これまでに発生させたことのない気体を発生させ検出する 硫化水素とニ硫化硫黄 薬品 硫化鉄、希硫酸 手順 硫化鉄に希硫酸を加える 腐敗臭 発生した硫化水素を硫酸銅に導く 同じく硫酸鉄水溶液に導く。アンモニア水を加えて塩基性にする。 水に導き、ｐHを調べる。 結果 ともに黒色沈殿ができる。 水と反応すると弱酸性。 考察 CuSとFeSの沈殿が生じた。 砂糖に濃硫酸を加えると硫酸の脱水作用により砂糖が炭化するとともに ニ酸化硫黄（有毒、刺激臭）が発生する。 ▼第III章 液体 （１）溶解：エタノールと水 目的 液体と液体の溶解 薬品 エタノール、シクロヘキサン（またはヘキサン） 手順 メスシリンダーで水10mL、水10mL、エタノール10mL、シクロヘキサン10mLを正確に計り取る。 水とエタノールを混合し、量を測定。 水とシクロヘキサンを混合し、量を測定。 結果と考察 A）水＋エタノール＝19.6ｍLになる。 B)水 ＋ シクロヘキサン＝ 19.2mLになる。 A)は極性分子どうしなので溶解している。B)は極性分子と非極性分子なので溶解せず分離している。 １ ＋ １ ＝ ２ではない！ 質の異なる物質は加算できない。 B）では下層の物質が押し下げられて体積を縮めている。下層の物質は （２）溶解度 目的 硝酸カリウムの溶解度を測定してみよう 薬品 硝酸カリウム 用具 はかり、温度計、加熱器具 手順 水を100mL計り取る。水の温度を測定。 溶解度曲線から水温は何ｇの硝酸カリウムを溶かすか予想する。 それより多い量を計り取る。 ビーカー（200mL）に硝酸カリを50ｇほど計り取って入れる。 水を加えて攪拌。温度を測定する。溶けきれない。 おだやかに加熱し、沈殿が溶けたらすぐに止める。 そのときの温度を記録。 結果 水温は20℃ 溶解を始めると10℃に下がる。 硝酸カリウムは水に溶解すると負の溶解熱を発生させる。 加温するとゆっくり水温は上昇。 溶解度曲線からは35℃くらいで溶けきるはずだが、50ｇ溶かすのに40℃で溶解したと判断。 考察 溶解度を判断するのに溶質の固まりがあったりすると判断が遅れる。 できた飽和溶液の重量パーセント濃度は33％。 発展 この飽和溶液を放置するとどうなるか、やってみよう。 （再結晶する。再結晶量はふたつの水温の溶解度の差に相当） （３）硫酸銅の結晶水 目的 結晶硫酸銅の結晶水の数を求める 用具 蒸発皿 手順 はかりで蒸発皿とガラス棒の重さW１を測る 蒸発皿に青い硫酸銅を入れて重さW2を計る 加熱して完全に白くなったら放冷。 全体の重さW3を計る。 重さの差から失われた水の量が分かる。結晶水の数を算出。 結果 W１＝ 83.048ｇ W2＝ 87.646ｇ W3＝ 85.983ｇ 考察 結晶硫酸銅の重さ W＝ W3－W1＝2.935ｇ 結晶水の重さ W’＝ W2－W3 ＝1.663ｇ CuSO4の式量 C＝63.6＋32＋64＝159.6 ｎ ＝ W’/18 ÷ W/159.6 から ｎを求める n ＝ 5.0となる。結晶は５水和物。 （４）試験液作り＝溶液の濃度 目的 実験に使用する溶液を作る 薬品 シュウ酸、酢酸 用具 メスフラスコ、比重計、メスシリンダー 手順 シュウ酸0.05モル溶液1mLを作るのに どうすればよいかを考える 酢酸4％液を作るのに どうすればよいかを考える （５）沸点の測定 目的 沸点を測定する 薬品 スクロース 用具 加熱用具、温度計（アルコール、水銀） 手順 温度計をチェックし、２本選ぶ。 （温度計は製品誤差がある。できるだけ同じ温度を表示しているものを用いる） 100mLの水を200mLビーカーで沸かす。 沸点をアルコール温度計で測定する。 一方に0.01モルのスクロースを入れ、溶解してただちに温度を測定する。 水銀温度計に替えて水温を測定する。 結果 沸点は生徒はアルコール温度計で95.2℃と94.8℃と読み取った。 スクロースを入れた方では沸点が96.0℃になった。水は94.9℃。 水銀温度計で測定すると，水は100℃，スクロース溶液は101℃と読み取れた、 考察 水の沸点が２ケ所でそれぞれ異なっていたが、外的条件が等しいので、 温度計の品質によるバラツキと考えられる。 スクロ－ス溶液（0.1モル/kg）では，対照の温度上昇0.1℃と比較しても、 あきらかに沸点が上昇した（0.8℃）。 水銀温度計では１気圧のもとでのほぼ正しい水の沸点（100℃）を示したと思われる。 アルコール温度計は外気（の冷気）にふれている部分（つまり温度計の上の方）で、冷気により アルコールが収縮するため、沸点を低めに表示するので注意が必要である。 （６）寒剤を作り凝固点降下を測定 目的 寒剤を作る 材料・用具 氷、塩、発砲スチロール、温度計 手順 氷と塩を３：１で混合し温度を測定 結果 －15℃になった。 目的 水とグルコース0.5モル濃度の凝固点を比較 用具 タレびん、温度計、溶液、寒剤、ストップウォッチ 手順 タレびんに溶液または水を入れる 温度計をタレびんの口から差し込む 発泡スチロールのどんぶりに寒剤を入れ、下がる温度を30秒ごとに読み取る 結果 水の方は２分後、－0.3℃、その後上昇して0.1℃で一定 0.5モル濃度の溶液は3分後、－1.5℃まで下がって停滞し、5分後からどんどん低下。 考察 水の凝固点は0.1℃、溶液は－1.5℃。 いったん凝固点以下に下がるのは過冷却のため。 下がった後に上昇するのは凝固熱が発生するため。 参考実験 ベンゼンが少量しか無くて行わなかったが。 目的 ベンゼンの凝固点を測定する 薬品 ベンゼン 用具 二重試験管、温度計、ゴム栓、かきまぜ棒 手順 試験管に10.00ｇのベンゼンを測る 寒剤を入れた容器に二重試験管を設置し、ベンゼンを入れ、栓をしてかきまぜながら温度を測定。 時間-温度の冷却曲線を書く。 冷却曲線からベンゼンの凝固点を読み取る。 結果 5.50℃であった。 考察 過冷却現象があるため、凝固点は冷却曲線から求める。 目的 ベンゼンのモル凝固点降下度を求める 薬品 ベンゼン、ナフタレン 用具 前回と同じ 手順 手のひらであたためて凝固したベンゼンを溶かす。 ナフタレン0.64ｇを測り、前回のベンゼン10.00ｇに溶かす。 同じ容器に入れ、溶液を冷やしながら温度を読み取っていく。 冷却曲線から溶液の凝固点を求める。 結果 2.95℃であった。 考察 ナフタレンの分子量を128とする。 溶液の質量モル濃度を求める。0.64÷128でモル数，10ｇ＝0.01kg 凝固点降下度を求める。5.50－2.95＝2.55 モル凝固点降下度を求める。 （７）浸透圧 目的 半透膜を作り、浸透現象を観察する 材料 鶏卵、６モル塩酸、溶液 手順 鶏卵の殻のとがった方にセロテープを貼る。 セロテープの上から穴を開け中身を捨て水で洗う。 鶏卵の殻を6モル塩酸で溶かし、膜だけを残す。 溶液を鶏卵に入れる。 メスピペットを穴にさしこみセロテープで隙間を被う。 ビーカーの水に浸す。観察。 結果 殻を溶かすのに半日かかった。 水が上昇して来なかった。原因は半透膜に穴があいているか、穴の周囲に隙間があるためか。 （８）コロイド溶液 目的 コロイド溶液を作り、性質を調べる 薬品 塩化鉄（III） 手順 沸騰水中に塩化鉄（III）を加える 出来上がったコロイドに細い光線を当ててみる （チンダル現象） セロハンでくるみ、ビーカーの純水中で｢透析｣する 15分後、水を取り試薬を加える （試薬は硝酸銀、ヘキサシアノ鉄（ＩＩ）酸カリウム、メチルオレンジ） コロイド液をとり、試薬を加える （試薬はＮａＣｌ、ＣａＣｌ2、Ｎａ2ＳＯ4） 結果 反応式 塩化鉄＋水 → 水酸化鉄 ＋ 塩化水素 チンダル現象はコロイド粒子による光の散乱のため 透析により、低分子のイオンなどは純水中に移動する。 硝酸銀が白濁したら、塩化物イオンと反応した。 ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウムは鉄（ＩＩＩ）イオンと反応して濃青色 （ターンブル青と呼ばれ、顔料として利用された） メチルオレンジは酸性で赤色、塩基性で黄色に変色する。赤変した。 凝析では正に帯電している塩化鉄のコロイド粒子は負の価数が大きいイオンでよく凝析する 考察 浄水場でも硫酸アルミニウムを利用している （９）凝析と塩析 目的 薬品 手順 ゼラチンのコロイド溶液に硫酸ナトリウムを加える 結果 考察 発展 疎水コロイドに一定量以上の親水コロイドを加えておくと凝析しにくくなる。 このような親水コロイドを保護コロイドという。 墨汁は炭素のコロイド（疎水コロイド）に保護コロイドとして、にかわを加えたもの。 ▼第IV章 化学反応 （１）反応速度 目的 金属の種類によって反応が異なる 材料 マグネシウム、亜鉛、スズ 薬品 3モル/Ｌ塩酸 手順 各金属0.1ｇに６モル/L塩酸5mLを加え、反応生成物・水素の量を比較する 結果 粉末Mgではアッという間に（15秒くらいで）90mLの気体が発生した。 それに比べて粉末亜鉛では2分たっても数ｍL。 粉末スズではほとんど反応なし。 イオン化列と対照すること。それぞれについて反応式を書く。 考察 イオン化傾向の大きい金属ほど反応速度が大きい。 目的 濃度と反応の強さ （時間がなくて行っていない） 材料 亜鉛 薬品 塩酸 手順 塩酸を水で３倍に薄めた液と10倍に薄めた液を作る 亜鉛を0.1ｇずつ加え、反応を比較する 結果 濃いほうが反応速度が大きい。 考察 分子運動論で考察する （２）発熱反応と吸熱反応 目的 溶解熱（発熱反応）の測定 薬品 生石灰に水を加える 用具 温度計、発泡スチロール容器 手順 生石灰の質量を測定する 100ｍLの水温を測定する 水に生石灰を入れる 水温の上昇度を測定する 結果 どういうわけか溶解せず発熱もなかった。 急遽、ＮａＯＨに変更して同じ実験をした。
熱化学方程式を書く。 NaOH ＋ aq → NaOHaq 式量は40 目的 溶解熱（吸熱反応）の測定 薬品 硝酸アンモニウム 用具は同じ 手順 硝酸アンモニウムを一定量 100ｍLの水に溶かして水温の変化を測定する 結果 下表を参照。式量は80
熱化学方程式を書く。 NH4NO3 ＋ aq → NH4NO3aq 冷却材に利用されている。 （３）反応熱とヘスの法則 目的 NaOHの反応熱とヘスの法則の検証 薬品 NaOH 手順 発泡スチロール容器Iの水50ｍLの水温を測定 NaOH 2.00ｇを溶かし、上昇温度を記録。 容器IIに1モル濃度・塩酸50mLを入れ温度を測定。 容器IのNaOHをIIの水温まで下げてから混合し、温度を記録。 容器IIIの1モル濃度・塩酸50ｍLに水50ｍLを加えて水温を測定。 容器IIIにNaOH2.00ｇを溶かし、温度変化を記録。 結果 容器Iは10.6度、容器IIは6.7度、容器IIIは12.0度だったとする。 考察 それぞれNaOH1モルあたりの発熱量を算出せよ。 各反応を熱化学方程式で書け。 各反応の関係を考察する。 NaCｌ（固） ＝＝＝＝＝ ↓＋aq ↓ NaOHaq ↓ ＋HCｌaq ↓＋HCｌaq ↓ NaCl ＋ H2O＝＝＝ （４）可逆反応 塩化水素の加熱と冷却 〔数研出版図録〕 クロム酸カリウム溶液の酸性変化とアルカリ性変化 〔数研出版図録〕 （５）チョークの溶解 目的 反応速度を早める条件を考察する 材料 古い使い捨てのチョーク、希塩酸 用具 メスシリンダー、受け皿、温度計、ストップウォッチ 手順 チョークは周囲のコーティングを削っておく。 ほぼ同じ大きさに切りそろえておく。 適当な濃度の希塩酸を準備、それを温めたもの、倍の濃度のものなどを用意する メスシリンダー内の希塩酸にチョークを投入する。 泡を発生しながら、溶ける。泡が口まで到達する時間（秒）を計測する。 グラフを書く。 （６）平衡移動の法則 目的 目で平衡の移動を観察する 薬品 濃硝酸、銅片（銅線）、NaOH 用具 誘導管つき試験管3本、ドラフト内で行うこと。 手順 試験管のなかで銅線と濃硝酸を反応させ、二酸化窒素を別の試験管に捕集する。 （下方置換）。二酸化窒素は有毒なので外へ漏れないよう注意する。 最初に空気と混ざった分は濃NaOH液に誘導して回収する。（用意しませんでした） 二酸化窒素が捕集された試験管をそのまま、温める、冷やすの条件によって色の差異を見る。 二酸化窒素は赤褐色、四酸化二窒素は無色。四酸化二窒素ができる反応は発熱反応。 結果 二酸化窒素の発生反応は盛んで、試験管の誘導管付きゴム栓が飛んでしまった。 色が淡くなるのをはっきりさせるためには気体を入れた試験管は栓をすること。 平衡移動の実験 いろいろ ▼第V章 酸と塩基 （１）酸と塩基 激しい中和反応 〔大日本図書〕 目的 酸と塩基の中和反応は発熱反応 用具 直径30mm試験管 薬品 水酸化ナトリウム（粒）、濃塩酸、フェノールフタレイン 手順 試験管に濃塩酸10mL入れ、フェノールフタレインを滴下 粒状の水酸化ナトリウムを１粒ずつ加える （激しい反応が起こるので危険） 指示薬が赤変化したら止める 塩酸を少量加えて赤色を消し、ろ過して結晶を取り出す 中和滴定のため、ホールピペットとビューレットの使い方を練習する。 ホールピペットでシュウ酸を10ｍＬ、ビーカーにとって見る。 これにフェノールフタレインを加えてみる。 ビューレットに水酸化ナトリウム液を入れてみる。 ビューレットからビーカーに水酸化ナトリウムを滴下してみる。 激しい中和反応演示実験 （２）ｐHを測定する 蒸留水のｐＨ 目的 ｐHを理解する 用具 蒸留水、ｐH計、ガラス棒 手順 ビーカーに蒸留水を入れる ｐH計で測定 ガラス棒でかき回す、ｐHを測定する 結果 弱酸性を示す かき回すと空気中の二酸化炭素が溶け込む 考察 水 ＋ 二酸化炭素 → 炭酸 目的 万能ｐＨ試験紙を用いてｐＨをテストする 薬品 万能ｐＨ試験紙、各種液体（水道水、ミネラルウォーター、ジュース、灰、食酢） 手順 いろんな液体のｐＨを万能ｐＨ試験紙で判定する 結果 表にして表す。 考察 酸と塩基に分ける。成分を考察する。 （３）指示薬 目的 各種の指示薬を試す 薬品 ブロムチモールブルー、メチルオレンジ、フェノールフタレイン、 酸と塩基 手順 ｐＨの分かっている液体に指示薬を入れてみる。 結果 何色になったかを記録する 考察 指示薬とｐＨのまとめをする 中和滴定の練習をする （４）中和滴定 目的 未知の水酸化ナトリウム溶液の濃度をシュウ酸標準溶液で滴定する 薬品 シュウ酸標準溶液 用具 滴定器具 手順 水酸化ナトリウム0.4ｇを測りとる 水を加えて100ｍＬにする ビューレットに水酸化ナトリウムを入れる シュウ酸10ｍＬをホールピペットでコニカルビーカーに取る フェノールフタレインを滴下する（無色である） 水酸化ナトリウムをビューレットから滴下する 結果 考察 （５）塩の加水分解 目的 塩を加水分解させｐＨを測定して加水分解の理論を理解する 薬品 炭酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム 手順 それぞれを0.1ｇ程度、試験管に取る 純水を加えて溶かしｐＨを測定する（最初に予想する） 結果 考察 ▼第VI章 酸化還元反応 （1）酸化と還元 目的 酸化と還元を定義する 用具 銅線、ホルムアルデヒド（35％液、蒸気は視神経を冒すので要注意）、ガスバーナー 手順 銅線を観察し、赤銅色を確認する バーナーに銅線を入れて焼く。炎から出して酸化銅の黒色を確認する。 酸化銅を熱する。還元炎で銅色を見る。 熱した銅線をホルムアルデヒド液に浸けると、還元されて銅になる。 考察 酸化と還元の定義（酸素の授受、イオンへの変化、電子の授受）。 酸化数の確認と算出方法。酸化と還元は共役反応（ホルムアルデヒドは蟻酸に変化）。 （２）酸化剤を用いて還元剤を探そう。 〔東京書籍〕 目的 薄い硫酸酸性過マンガン酸カリウム溶液を用いて酸化還元を理解する。 用具 薬品 硫酸３モル濃度 6ｍL、水 500ｍL、過マンガン酸カリウム 耳掻き一杯、シュウ酸 （３）銀樹と亜鉛樹 〔数研出版ゼミノート〕 目的 イオン化傾向と化学反応 薬品 0.1モル硝酸銀溶液と銅線。0.1モル酢酸鉛溶液と亜鉛。0.1モル硫酸銅溶液と鉄くぎ 手順 （１）試験管に硝酸銀溶液を入れ、銅線を立てる （２）酢酸鉛溶液の白濁が消えるまで酢酸を加え、これを試験管に入れる。亜鉛を入れる。 （３）硫酸銅溶液に鉄くぎを入れる。 結果 イオン化傾向を比べる。それぞれ銀樹と亜鉛樹ができる。 考察 電子反応式を作る。酸化と還元を確認する。 （４）電池 ２）と３）の実験は省略した 目的 電池の原理を知る １）１１円電池 用具 １円玉、10円玉、ろ紙、食塩水 考察 陽極と陰極で起こる変化を電子反応式で書く。 ちゃんとメロディーが鳴るまで貨幣を重ねてみる。 ２）レモン電池 用具 起電力が大きいマグネシウムリボンと銅版 発光ダイオードなら小さな起電力でも発光する 豆腐電池も牛乳電池も醤油電池も可能 ３）備長炭電池 用具 備長炭（炭素）、食塩水、アルミホイル 考察 陽極と陰極 （５）分極 ボルタ電池の分極 用具 亜鉛板、銅板、電線、クリップ、電子メロディー、電圧計 薬品 0.5モル/L希硫酸、 手順 電解液に電極をセットする。電圧を測定する。 結果 電流が流れて、メロディーが鳴る。電圧を測定する。 分極した後、どうしたら再び鳴るかを考察する。 0.93V前後の電圧が生じた。5分たっても0.90V程度。 希硫酸をかき回すと低下したりする。 電子メロディーは正常に鳴り続ける。Zn板表面からの水素発生が激しい。 （この水素がのどを刺激するため、長時間の観察は不適である） 考察 電子反応式を書く。 （６）電気分解 目的 電気分解装置を作り、電気分解をする 用具 7mmのガラス管11cm、使い古しの鉛筆、乾電池、加熱器具 薬品 寒天2ｇ、10％硝酸カリウム水溶液100mL 手順 7mmのガラス管を折り曲げ、U字管を作る。 陽極は使い残しの鉛筆を金網上で燃やして芯を取り出す。 10％硝酸カリウム水溶液に寒天を溶かし、加温して液状にしてU字管に入れる 一方に0.1モル/L KI 溶液を入れる。 もう一方に0.1モル/L AgNO3溶液を入れる 陰極に硝酸銀、陽極にヨウ化カリウムとして乾電池1個で電気分解。 結果 陰極では炭素棒に銀が付着し、陽極ではヨウ素が発生するため液色が褐色になる。 陽極ではヨウ素デンプン反応が観察される。 考察 それぞれの極で起こる反応を電子反応式で記述する。 （７）電気メッキ 実験せず 目的 薬品 手順 結果 考察 ▼第VII章 無機化合物 （１）立体周期表作り 目的 周期表を立体化して理解する 用具 立体周期表型紙、ハサミ、のり 手順 型紙は｢仮説実験授業研究会｣より。 筆立てと箱になる （２）潮解性と電離度 目的 潮解性の観察 薬品 ＮａＯＨまたはＫＯＨ 手順 時計皿にＮａＯＨの粒を5粒放置する （次の実験のために時計皿の重さを測定し、 NaOHの質量を測定しておく） 10分後に重量を測定する。 結果 空気中の水分を吸収し、溶ける（潮解性）。 周辺部に白色の固体を生じた場合、これは空気中の二酸化炭素と反応して出来た炭酸塩である 考察 できたＮａＯＨは強アルカリなので毛糸（たんぱく質）を溶かす。 大気中の水分との平衡である。 （Ｎａ2ＣＯ3・10Ｈ2Ｏは一日くらい放置すると結晶水を失って白色の粉末になる＝風解性） 目的 電離度とｐHを測定する 手順 前記のNaOHにさらに水を加えて、0.01モルのNaOH水溶液を作る ｐHを予想する ｐH計で測定する ｐHから[OH-]の濃度を算出し、電離度を算出する。 結果 ｗ＝5.0ｇならば、10分後に0.02ｇ水を吸収していた。 0.01モル/Ｌを作るのに必要な溶液量を計算する。 1.2リットルになってしまうが、メスシリンダーやバケツも使ってなんとか作る。 この0.01モル溶液のｐＨは12.0となった。 従って電離度は1.0であった。 （３）炭酸との塩 目的 炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムのモル数を比べる 薬品 6モル/Lの塩酸、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム 手順 ビーカーに塩酸を加えて重さを測定する（二個）
片方には炭酸ナトリウムを加える もう片方には同じ量の炭酸水素ナトリウムを加える ２種類の物質のモル数を比べる 重さの変化を測定し、発生した二酸化炭素量を比べる 結果 炭酸水素ナトリウムの二酸化炭素発生量が多い。 考察 分子量が小さいため、モル数が多い。 目的 電離度を比べる 薬品 炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム 手順 同じモル溶液を作る ｐHを測定する 水温を測定する 電離度を算出する。 結果 0.01モル水溶液のｐHをｐH計で調査した。 その結果、炭酸ナトリウムは10.9、炭酸水素ナトリウムは8.8であった。 電離度αが1.0ならば、ｐHは12.0になるはず。しかし、炭酸ナトリウムはｐHが約11.0。 したがって、α＝0.1。炭酸水素ナトリウムは0.001 （４）石灰石の化学 目的 石灰石の反応を理解する 薬品 石灰水（水酸化カルシウム飽和溶液）、石灰石、塩酸 用具 誘導管付き試験管 手順 石灰水を試験管に5cmとり、呼気を吹きこむ。 白濁ができたら、二酸化炭素をさらに通す。 透明になったら、加熱する。 （二酸化炭素は石灰石に6モル/Lの塩酸を加えて発生させる） 結果 白濁ができ、消え（呼気ではなかなか消えない）、また出きる。 考察 沈殿の生成 Ca（OH）2 ＋ CO2 → CaCO3 ＋ H2O 沈殿の溶解 CaCO3 ＋ H2O ＋ CO2 → Ca（HCO3）2 （加熱すると逆反応） （５）13族の元素：亜鉛 目的 亜鉛と亜鉛イオンの反応 手順 亜鉛粉末を6モル/Ｌの塩酸と6モル/ＬのＮａＯＨに溶かす 亜鉛を含む水溶液に少量のNaOH液を加える 白色沈殿を確認したら過剰のNaOHを加える。沈殿は溶解する 同様に過剰のNH3水を加えると沈殿は溶解する 考察 白色の沈殿はZn（OH）2 過剰のアルカリで錯イオンが形成される。 亜鉛水酸化イオンか、亜鉛アンモニアイオン （テトラ水酸亜鉛イオン、テトラアンミン亜鉛イオン） （６）アルミニウムの反応 目的 アルミニウムイオンの反応 手順 アルミニウムを含む水溶液に少量のNaOHを加える ゲル状の白色沈殿ができる。過剰のNaOHを加えると沈殿は溶解する。 考察 水酸化アルミニウムの沈殿は錯イオン（アルミニウム水酸化イオン）となって溶ける。 （テトラ水酸アルミニウムイオン） テルミット反応 手順 アルミニウム粉末3ｇと酸化鉄8ｇを混合する 上記粉末をるつぼに入れる（または重ねたろ紙を入れた漏斗）。 点火火薬として塩素酸カリとマグネシウム粉末を微量混合し、中央に置く。 導火線としてＭｇリボンを中央に刺す。 倒れないようにるつぼをスタンド等でおさえる 点火する 結果 発火燃焼し、鉄ができる（るつぼは割れる） 酸化還元反応 ２Ａｌ＋Ｆｅ2Ｏ3 → Ａｌ2Ｏ3 ＋ ２Ｆｅ テルミット反応 （ろ紙の壺で行う方法） （６）14族の元素：ケミカルガーデンとゲル化 〔大日本図書〕 目的 ケイ酸化合物 薬品 水ガラス（ケイ酸ナトリウム）、 手順 水ガラスを10倍に希釈し、比重が1.06～1.08程度の水溶液を作る 試験管に２/３程度入れる 金属塩の結晶を入れる 結果 30分～50分で金属の枝ができる 硫酸銅（II）では青白い芽、硫酸コバルト（II）紫色、硫酸マンガン（II）乳白色（多量で速い）、 硫酸鉄（II）緑色、硫酸ニッケル（II）緑色 考察 不溶性の金属塩を作ると半透膜ができ、浸透する水で成長する芽ができる。 CuSO4 ＋ Na2SiO3 → CuSiO3 ＋ Na2SO4 NiSO4 ＋ Na2SiO3 → NiSiO3 ＋ Na2SO4 手順 市販の水ガラスを希釈して比重1.04程度の水溶液を作る 50mLのビーカーに25mL取り、フェノールフタレイン溶液を加える。 混ぜながら、6モル/LのHCｌを一滴ずつ加える。 赤色が消える直前にゲル化する。 考察 Na2SiO3 ＋ ２H2O → ２NaOH ＋ H2SiO3 水ガラスの実験 （７）16族の元素：イオウの同素体 目的 単斜イオウ、ゴム状イオウを作る 薬品 イオウ（粉末状）、二硫化炭素（2mL） 手順 乾いたろ紙を四つ折りにし、円錐形に開き、端をホチキスでとめる これをロートにセットし、ロートから浮き上がらないようにする 乾いた試験管に底から1cmほどイオウ粉末を入れる 試験管ばさみでつかみ、軽く振りながら、ガスバーナーでおだやかに加熱。 （ゆっくり溶かす。イオウが全部液体になったら、それ以上加熱しないこと） 融けたイオウをろ紙の中央部にすばやく流し込む。 イオウの表面に薄膜が張ったら、すぐにろ紙を取り出して一気に広げる ろ紙上に単斜イオウの結晶ができている（ルーペで観察）。 ゴム状イオウを作る。 ビーカー（500mL）に水を半分ほど入れ、ロートを逆さにして入れておく。 イオウを2cmほど入れる おだやかに加熱する。イオウが沸騰したら、 ビーカーの中にロートを巻くようにしてサーッと流し込む。 ゴム状イオウを取り出して観察、伸縮性などを調べる。 結果 ゴム状イオウを作るときは沸騰がはっきりしないため加熱しすぎて 固まり試験管から出なくなってしまう。一度は失敗する。 考察 原子の結合の違いで性質が変わる。 参考 斜方イオウの作り方 試験管に二硫化炭素を2cmほど入れる。 これに山盛り一杯分、粉末イオウを入れる。 コルク栓をしてよく振りイオウを溶かす。 イオウが溶けたらドラフト中で試験化の中身を時計皿に移す。 30分ほどドラフト中に放置し、二硫化炭素を蒸発させる。 結晶を確認する。 （８）ハロゲン：酸化力の比較 目的 塩素と臭素・ヨウ素の比較 薬品 KBr aqとKI aq 手順 0.1モル/L程度の臭化カリ水溶液と沃化カリ水溶液を作る 塩素系洗剤（例えばハイター）と6モル塩酸を混合し、 発生した塩素をそれぞれの溶液に通ずる。 結果 無色の水溶液に黄色の臭素、または茶褐色のヨウ素が発生する 考察 ２KBｒ ＋ Cl2 → ２KCｌ ＋ Br2 臭素は酸化され、塩素は還元された。塩素の方が酸化力が強い。 ２KI ＋ Cl2 → ２KCｌ ＋ I2 ヨウ素は酸化され、塩素は還元された。塩素の方が酸化力が強い。 周期表の上方のハロゲン元素ほど酸化力が強い。 （９）ヨウ素の分離 （東京書籍） 目的 海草からヨウ素を取り出す 準備 乾燥コンブ、はさみ、蒸発皿、加熱器具、ろ過装置、 薬品 １％デンプン溶液、希硫酸2mL、5％過酸化水素水2ｍL 手順 細かく切った乾燥コンブ10ｇを蒸発皿に入れ、ガスバーナーの直火で焼いて灰にする。 焼いた灰を乳鉢ですりつぶす。 灰をビーカーに入れ、水50ｍLを加えて煮沸する ろ過する ろ液に１％デンプン溶液を1mL加える さらに希硫酸2mLと5％過酸化水素水2mLを加えて色の変化を観察する 蒸留してヨウ素を取り出す 考察 最初のころ液が青変しないのは、ヨウ素がNaIのイオンとして存在しているからである 硫酸酸性のもとで過酸化水素により酸化されたNaIはI2を遊離し、ヨウ素デンプン反応が起こる 10ｇのコンブから約50mgのヨウ素結晶が沈殿する。ワカメからはヨウ素が検出されなかった。 （10）銅イオンの反応 目的 水溶液の色変化と錯イオンの理解 薬品 塩化銅の水溶液、アンモニア、ＮａＯＨ 手順 塩化銅の水溶液に少量のアンモニアを加える。 さらに多量のアンモニアを加える 結果 青白色沈ができ、さらに沈殿が溶け、深青色の溶液になる。 考察 初めに水酸化銅の沈殿ができる。さらにアンモニアでテトラアンミン銅イオンができる。 （11）銀イオンの反応 目的 水溶液の色変化と錯イオンの理解 薬品 硝酸銀の水溶液、ＮａＣｌaq、アンモニア、ＮａＯＨ 手順 塩化銅の水溶液にNaClaqを加える。 少量のアンモニアを加える。 さらに多量のアンモニアを加える 結果 塩化銀の白沈殿ができる。 アンモニアを加えると酸化銀の黒色沈ができ、さらに加えると 沈殿が溶け、無色の溶液になる。 考察 アンモニアでジアンミン銀イオンができると無色。 （12）コバルトイオンと鉄イオンの反応 目的 錯イオンと色の変化 薬品 塩化コバルト、硫酸鉄、塩化鉄、NaOHaq、フェロシアン化カリ、フェリシアン化カリ、 チオシアン酸カリ 手順 塩化コバルトaqにろ紙を浸し、色を確認後、バーナーであぶる 鉄イオン（II）と鉄イオン（III）に各種の水溶液を加えて色の反応を見る 結果 ろ紙は桃色だが、乾燥すると青くなる。
考察 乾燥剤のシリカゲルには塩化コバルトが含まれている。 ピンク色の塩化コバルトは錯イオン。 青色の絵の具は貴重だった。 ▼第VIII章 有機化合物 （１）有機化合物の比較 目的 有機化合物の構造と性質の差異を観察 用具 時計皿、点火器具 薬品 ベンゼン、シクロヘキサン 手順 ドラフト内か換気扇の下で実験すること。 ベンゼンを燃やす。 シクロヘキサンを燃やす。 結果 ベンゼンはすすを多量に出す。 考察 構造の差異によって性質が異なることを実感する。 目的 分子式が同じで構造の異なる物質を比べる 〔数研出版図録〕 薬品 エタノールとジメチルエーテル、ブタノールとジエチルエーテル 手順 臭気や水に対する溶け方を比較する （２）アルコールと水 〔数研出版図録〕 目的 示性式を理解する 薬品 各種アルコール 用具 試験管 手順 メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、n-オクタノール それぞれを水と混合し、溶解の程度を比較する 結果 プロパノールまでは水に溶解する。 ｎ-ブタノールは細かくあわ立つ混合層が上層のブタノールと下層の水の中間にできるが、時間がたつと分離する。 オクタノールは水に油を混合したように見える。 炭素数が多く、つまり疎水基が大きいほど次第に水に溶けにくくなる 考察 分子の構造（親水基と疎水基）と分子量、示性式と構造式、分子式の比較 油と水との反応を比較してみよう。 （３）分子の構造モデル 目的 原子価と価標数と構造を理解する 用具 分子模型 手順 飽和炭化水素のモデル作成、不飽和炭化水素のモデル作成 （４）メタンのスケレトン作成 目的 メタンの正四面体のスケレトン（骨格）を作る 準備 封筒２枚、定規、ハサミとノリ 手順 ｢化学をつかむ｣（岩波ジュニア新書）による 封筒から作る正四面体のスケレトンを作る 考察 メタンの立体的な構造を理解する。 （５）異性体の理解 エタン、プロパンを作る ブタンで構造異性体を作る（ノーマル型とイソ型） 正四面体の頂点に異なる色をつける。 隣のヒトと比べてみて同じかどうかをチェックする 光学異性体を理解する 幾何異性体（シス型とトランス型）を作る。 （５）置換反応 〔数研出版図録〕 （臭素が大アンプルしかなく、一度口を開けたら処理に困惑しそうだったので、この実験は実施せず） 目的 アルカンの置換反応 薬品 ヘキサン、臭素液（臭素を四塩化炭素に溶かす） 手順 ヘキサンに臭素液を滴下する（２本） １本は光を遮断し、残る１本は光を当てる。 結果 光に当てると置換反応が起こり、臭素の色が消える 光に当てない方は変化しない。 目的 シクロヘキサンの性質 〔数研出版図録〕 薬品 シクロヘキサン、水、臭素 手順 臭素水を試験管に入れる。 シクロヘキサンに臭素を加えて臭素液を作る。 臭素液を臭素水の上に加える。 光を当てる。 結果 臭素液の臭素が置換されて色が消える。 （６）置換反応でできた化合物 目的 置換反応を理解する 薬品 塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素 手順 塩化メチルも加えて４種を比較する 構造式と置換反応を記録する
（７）エステル合成 目的 アルコールとカルボン酸の反応 薬品 エタノール、メタノール、ブタノール、酢酸、濃硫酸 手順 試験管にアルコールと酢酸を各2mL入れる 濃硫酸を一滴加える 湯浴で加熱する 生成物をビーカーにあけ、臭いを確認する 結果 酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルができた。 考察 濃硫酸の役割を考察する エステル化反応を理解する （８-1）アルデヒドとケトン 目的 還元力を検出する 〔東京書籍〕 薬品 ホルマリン、アセトアルデヒド、アセトン フェーリング溶液、 用具 試験管、湯煎器具 手順 フェーリングＡ液を1mL、B液を1mLを試験管に入れる 試薬を0.3ｍL入れる 湯煎する 結果 フェーリングA液は銅イオンの水色、B液を加えると銅の錯イオンの濃青色。 アルデヒドではフェーリング液では酸化銅（I）の赤色沈殿を生ずる。 アセトアルデヒドが最も早く赤くなった、次にホルムアルデヒド（37％液）。 アセトンでは沈殿なし。 考察 還元力を検出する。アルデヒド基が持つ。 カルボニル基は還元力は無い。 酸化数の変化からも銅は還元された。還元剤はアルデヒドでアルデヒド自身は酸化されてカルボン酸に。 （８-2）銀鏡反応 目的 還元剤で時計皿に銀鏡を作る 薬品 硝酸銀水溶液、ホルムアルデヒド 手順 アンモニア性硝酸銀溶液を作る アンモニア水に硝酸銀液を滴下する。白い沈殿ができる。 さらに少しずつ滴下すると沈殿が消える位置がある。そこで止める。 試験管にこの硝酸銀水溶液を入れ、一滴ホルムアルデヒドを滴下する 湯煎する。 結果 銀が析出し、試験管の管壁に鏡ができる。 （９）カルボン酸 酢酸と蟻酸を比べる 目的 酸とｐＨ 手順 酢酸と蟻酸をそれぞれ1ｍＬ取り、10倍希釈シリーズを作り、ｐＨ計で測定 結果 酢酸より蟻酸の方が最初の10倍希釈液のｐＨが低い。 蟻酸の還元性 目的 還元性を調べる 手順 過マンガン酸カリウムに酢酸または蟻酸を滴下する 過マンガン酸カリによって酸化されると二酸化炭素を発生し、色変化がある。 結果 蟻酸は還元性があるが、酢酸には無い。 （還元力は弱いので反応には時間がかかるので注意する） 考察 蟻酸にはアルデヒド基とみなされる構造がある。 反応式を記述する （10）油脂 目的 油脂の抽出 〔数研出版図録〕 準備 ゴマ、ヘキサン 手順 ゴマをすりつぶす。ヘキサンを加える。 ろ過する 湯浴してヘキサンを蒸発させる。 水を加えるとゴマ油が上層に分離する。 （11）けん化 目的 油脂から石鹸を作る 手順 水15mLにNaOH1.5ｇを溶かし、さらにメタノール25mLを加える。 油脂10ｇと沸騰石を丸底フラスコに入れて加熱沸騰させる。 液が乳色を過ぎて透明な黄色になったらいったん火を止める。 ビーカに内容物をあけて、加熱し、メタノールを飛ばす。 こまかい泡が消えにくくなったら、水60mLを加える。 食塩を20ｇ加えてかきまぜ、浮いてきた石鹸をすくい取ってガーゼで包む。 軽く包んで（しぼらない）、水中で塩水を流して完成。 （12）ヨードホルム反応 目的 分子構造と関連づける 手順 ヨウ素液を調整する ヨウ化カリ5ｇ＋水20ｍL ヨウ素2.5ｇをよく溶かす 検液（メタノール、エタノール、アセトン）５滴を試験管に入れる。 検液に20滴のヨウ素液を滴下する 80℃で温浴する。ヨウ素の蒸気が上がってきたら加熱をやめ、放冷する。 水酸化ナトリウム6モル溶液をヨウ素の色が消えるまで滴下する。 結果 エタンールとアセトンではヨードホルム反応が起き、白い沈殿ができた。 考察 CH3-CO-の官能基に反応してヨードホルム CHI3ができる。 第IX章 有機化合物 芳香族 （１）芳香族炭化水素 〔大日本図書〕 目的 ニトロ化 薬品 ベンゼン、濃硝酸、濃硫酸 手順 乾いた試験管にベンゼン2mLを入れ、濃硝酸2mLを加える さらに濃硫酸2mLを加えてよく振る。発熱するので注意！ 結果 2-3分振ると、二酸化窒素が発生する。ベンゼン層は黄変。 下層の混酸層をスポイトで捨て、水を5mL加える。底にニトロベンゼン（淡黄色油状液）が沈む。 １本は未反応が多く、黄色層は上層。１本はほとんど反応し、黄色層は下層になった。 考察 ニトロベンゼンの密度は1.2ｇ/cm3で、水より重く、混酸より軽い。 ベンゼンの置換反応と構造式および示性式で表す方法を確認する。 Ｃ6Ｈ6 ＋ＨＮＯ3 → Ｃ6Ｈ5ＮＯ2 ＋ Ｈ2Ｏ 注意 できたニトロベンゼンは流しに捨てないこと。紙に放棄して焼却する。 取った混酸も同様で処理する。 （２）フェノールの呈色反応 〔大日本図書〕 目的 フェノール化合物の呈色 薬品 フェノール、クレゾール、サリチル酸、αナフトール、βナフトール、フェノール化合物以外のもの 手順 試験管中の水5mLにそれぞれをごく少量加え、よく振る 各試験管に0.5％塩化鉄（III）溶液を加える。 結果 フェノール-紫色、クレゾール-黄緑色、サリチル酸-赤紫色、 αナフトール-ピンク色、βナフトール-淡黄色、フェノール化合物以外のもの-無反応 （中性に近いときのみ呈色） 考察 各物質の構造式 （３）アニリン 目的 アニリンの反応を確認 薬品 アニリン 手順 微量のアニリンを水に溶かす さらし粉の水溶液を加える 濃硫酸とニクロム酸カリウム溶液を加える。 塩酸を加えるとよく溶ける 結果 さらし粉では紫色になる（アニリンの定色反応，ベンゼンの検出にも利用） 紫色物質は複雑なキノン誘導体で構造は不明。 アニリン・ブラックができる 考察 アニリンは塩基性である。 （４）サリチル酸メチルの合成 〔大日本図書〕 目的 サリチル酸の反応 手順 乾いた試験管にサリチル酸1ｇ、メタノール4mLを取り、濃硫酸1mLを加える。 沸騰石を加えて、ステンレス金網でふたをしておだやかに加熱する。 サリチル酸が溶け、透明になる。2-3分加熱すると白濁するので加熱を停止し、放冷する。 静置すると二層に分離し、水にあける。底に油状のサリチル酸メチルができている。 油状物質のみを取り、飽和の炭酸水素ナトリウム水溶液を振り混ぜながら 泡が出なくなるまで加える。 （未反応のサリチル酸が除かれる） 水と塩化鉄（III）溶液で呈色反応（紫色）、ろ紙にしみこませると特有の臭い。 結果 白濁がなかなか出来なかった。 30分ほども加熱して全体が白濁しないので捨てようとすると少量出来ている！ 独特の臭いと皮膚につけてみると、冷却効果があった。 加熱している間にアセチルサリチル酸を合成する。 手順 三角フラスコに1ｇのサリチル酸を取る。 無水酢酸を2ｍL加える。濃硫酸を３滴加える。 ゴム栓をしてよく振り混ぜて溶かし、放置する。 しばらくするとアセチルサリチル酸の結晶ができる。 （50分内では結晶化しなかった） アセチルサリチル酸の合成実験 （５）ビタミンＣの検出 目的 芳香族化合物の定性反応 準備 インドフェノール水溶液 手順 試料を時計皿に滴下する インドフェノール水溶液を滴下していく 青色が消えるまでの滴数を記録していく 結果 レモン、ピーマン、ビタミンＣ溶液などを比べる 考察 アスコルビン酸、インドフェノールなどの構造式を確認する 第X章 有機化合物 生体高分子 （１）単糖類と二糖類 目的 糖の還元力を検出する 薬品 フェーリング反応、糖（グルコース、スクロース、ラクトース、アミロース） 手順 フェーリングＩ液とＩＩ液を試験管に等量混合する。 糖を少量、水に溶かす。 試料を数滴、フェーリング液に加えて加熱する。 結果 グルコースとラクトースは赤褐色の酸化銅の沈殿が生じた。 考察 構造から説明できる。 （２）タンパク質とアミノ酸 目的 タンパク質の抽出と定性反応 材料 卵、牛乳 薬品 薄い酢酸水溶液、濃硝酸、 手順 卵を割り、白身を水で５倍にうすめる（Ａ）。 牛乳を加熱し、膜（Ｂ）を取り、酢酸水溶液を滴下し、カゼイン（Ｃ）を沈殿させる。 （Ａ）オヴォアルブミン、（Ｂ）ラクトアルブミン、（Ｃ）カゼインが取り出された。 タンパク質の定性反応として（１）キサントプロティン反応と（２）ビュウレット反応を行う。 キサントプロティン反応 試料に濃硝酸を加えて加熱する。黄変したが、冷却後にＮaＯＨを加えると赤褐色。 ビュウレット反応 NaOHを加えた後に硫酸銅水溶液を加える。NaOHは1モル濃度、CuSO4はフェーリング液を使用。 紫色に変色する。 考察 キサントプロテイン反応はアミノ酸残基のベンゼン環がニトロ化されるため。 ビュウレット反応はペプチド結合に反応する。 （３）タンパク質の構造モデル 目的 型紙を切り抜いてタンパク質の構造を理解する 用具 型紙、はさみ、のり 手順 型紙を切り抜く。 β構造を作る。 α構造を作る。 （４）タンパク質の分解 目的 タンパク質からアミノ酸、アミノ酸からアンモニア 手順 髪の毛を少し試験管へ。 CaOを1g加える 水をぎりぎり酸化カルシウムがかぶる程度に入れる。 沸騰する程度に熱する。 湿らせたｐH試験紙を管口に近づけてみる。 結果 ｐHは９程度になった。 考察 強アルカリで熱したため、アミノ酸も分解しアンモニアが生じた。 （５）高分子によるゲル 目的 人工イクラを作る 薬品 0.5モル濃度CaCl2水溶液、1％アルギン酸ナトリウム 第XI章 有機化合物 合成高分子 （１）ナイロン66を作る 目的 ナイロン合成 材料 ヘキサメチレンジアミン、水、ＮａＯＨ、アジピン酸ジクロリド、ＣＣｌ4またはヘキサン 手順 Ａのビーカーに水10mL，NaOHひと粒，ヘキサメチレンジアミン0.5mL BのビーカーにCCl4 10mL，アジピン酸ジクロリド0.5mL メートルグラスの底を反応容器代わりに使う。 B液を底に少し入れる。 A液を等量加えて、境界面で反応した重合物をピンセットでつまみ上げる。 試験管などに糸を巻き取っていく。 B液をヘキサンにするとB液が上層になるのでA液から入れること。 考察 反応式を書く。 少量で行うナイロン66の合成実験 （２）フェノール樹脂の合成 目的 フェノール樹脂を作ってみる 材料 フェノール3mL，ホルムアルデヒド4mL，濃アンモニア水 1mL，NaOH ひと粒 手順 未反応の有毒物質が発生するため、実験はドラフト内で行うこと。 蒸発皿に上記の物質を入れる。 弱火で加熱しながらガラス棒で混ぜる。るつぼばさみで皿を押さえる。 粘りが出てきたら、さらに３分間加熱してアルミホイルの型に流し込む。 放冷して固まるのを待つ。 結果 ドラフト内でバーナーの火が蒸発皿にうまくあたらず、なかなか反応しない。 ドラフトの排気を切って、加熱すると煮立って皿の中の物質はどんどん減った。 やや黄色味がかったところで加熱を止めて放置した。数分後に固まった。 考察 実験はホットプレートのアルミ皿で230℃くらいで反応させる方法がある。 第XII章 総合実験 （１）植物から蛍光物質を取り出す （実施せず） 手順 ニンジン１本をすり下ろす 鉄なべに入れ、ひたる程度まで水を注ぎ、混ぜながら中火で20分煮込む サラダオイルを70mL程度いれて10分煮る（水が減ってきたら足す） 火を止め、一晩置く。 布で濾す。ろ液を静置すると油層と水層に分離する。 油の層をとりわけ、ブラックライトを当てる 結果 カロテンが蛍光色を出す。 考察 カロテン抽出 参考 滝川ほか,2001｢ガリレオ工房の科学あそび｣実教出版より ブラックライトは照明売り場にある。蛍光灯タイプにすること。電球タイプは熱くなる。 （２）発酵実験 （実施せず） 目的 電子レンジでパン作り 材料 手順 結果 考察
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||