|
高校化学 西湘高等学校 3年（文理系） 化学Ⅱ 実況中継 by 池田博明 2004年4月から，神奈川県立西湘高等学校３年の選択『化学Ⅱ』（５単位）で行った授業を紹介します。 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． 実験と授業の展開
第I章 ピンポイント復習 （１）NaClはなぜ分子式でなくて組成式なのか 【第１講】 イオン結合性物質だから。分子として取り出せない。 組成式は物質を構成する元素の組成比を表す。Na：Cl＝1：1 組成式で表されるのは イオン結合性物質のほか、金属など。 例：有機物の分子の例 組成式CH2Oで表される物質の分子式は？ ホルムアルデヒド HCHO 示性式は分子式の一種 分子式 C2H4O2の物質は？ CH3COOH 酢酸 （２）HClはイオン結合か、共有結合か？ 共有結合である。イオン結合と共有結合の違いを復習する。 価電子が完全に陰イオンの領域内に取り込まれたらイオンになる 電気陰性度の差が1.7でイオン結合性と共有結合性が半々 → 差が1.7以下のとき、共有結合 → 差が1.7以上のとき、イオン結合 電気陰性度は H＝2.1 Cl＝3.0 Na＝0.9 水素分子は差が0 塩化水素分子はNaの価電子がCl側に偏っているので、極性を生じている 【参考】硫酸分子も共有結合 （３）次の図の不適切な点を指摘せよ。 【第２講】 図：Naの電子がCｌの外側に付着 （以前の中学教科書より） 陽イオンになる＝価電子を放出 陰イオンになる＝価電子を受け取って閉殻になる 電子殻と電子配置の復習 K殻、L殻、M殻 （４）HCｌと水の反応を詳しく説明せよ。 HCｌ ＋ H2O → H3O＋ ＋ Cl－ オキソニウム・イオンは配位結合をもつ 配位結合 ＝ 非共有電子対による結合 （４）固体のモル数 原子のモル数 例 １円玉＝ Al ＝ 1ｇ には何個のＡｌ原子？ 質量を測定 ↓（ア） モル質量からモル数を求める ↓（イ） モル数から原子の個数を求める （ア）モル公式 ｎ ＝ w／M （イ） 個数 N ＝ ｎ × NA NA はアボガドロ定数 練習課題 硬貨を作る原子数を計算せよ 分子のモル数 【第３講】 例 スクロース ３ｇのモル数を求めよ 分子量からモル質量を求める。分子量は原子量の総和 追加問題 0.009モルのスクロース中の炭素のモル数は？ → Ｃ12だから 12倍する 組成式の式量も同様の扱いとする 算出の例 ＣａＣＯ3 の式量は 100
物質の体積から質量が分る場合 例えば消しゴムの質量 ＝ 53.5ｇ 体積 ＝ 5.5cm ×2.0cm × 1.0cm 質量 ＝ 体積 × 密度 密度は体積を質量に変換するもの 結晶水をもつ物質の変化 結晶硫酸銅（五水和物） → （加熱） → 無水硫酸銅 ＣｕＳＯ4・５Ｈ2Ｏ ＣｕＳＯ4 [青色] [白色] 実験 蒸発皿に結晶硫酸銅を入れて加熱する 加熱前後の重さを計る （５）液体のモル数 【第４講】 水 180ｇの水は何モルか？ ｎ ＝ w ／M ＝ 180／18 ＝ 10 モル 硫酸 100ｍＬの100％硫酸は何モルか？ 硫酸の密度 ＝ 1.98 ｇ/ｍL ｎ ＝ 100 × 1.98 ／ 98 ＝ 2 モル 【持ってみよう】 水銀 180ｍLは何ｇか （水銀の密度＝15℃で13.6ｇ／ｍL） １気圧＝760ｍｍHｇの意味 水の密度 ４℃で1.0ｇ／ｍL １気圧で水なら何m押し上げられるか → 10m モル濃度の定義 スクロース ３ｇを溶かして100ｍLの溶液とした。モル濃度は？ mol／L ＝ 3 ／342 割る 100 ／ 1000 ＝ 0.09モル／L 実際にメスフラスコを用いてモル溶液を作製してみる スクロースはコーヒー用シュガーを使う（水によく溶けるので） 0.02モルのスクロース溶液を100ｍL作りたい。何ｇのスクロースが必要か？ 0.02 ＝ ｗ ／342 割る 100 ／ 1000 ％濃度 ＝ 溶質 ｗ ／ 溶液 W 【第５講】 ３ｇ ＋ 水９７ｇで３％溶液 ７）気体のモル数 ０℃、１atm、10Lの酸素のモル数を求めよ 標準状態の気体は１モルで２２．４L １モル ｎ＝ V ／ ２２．４ ２ｇの水素も３２ｇの酸素も同じ１モル＝６×１０の２３乗個で２２．４リットル 27度、２atmで14gの窒素は何Lか？ 理想気体の状態方程式 ｐｖ ＝ ｎRT ｐｖ ＝ ｎ／M RT 公式を使うときには単位が重要 理想気体の状態方程式から導けるもの 【第６講】 （Ａ）気体定数の求め方 Ｒ ＝ に変形 （Ｂ）分子量を求めるとき M ＝ に変形 （Ｃ） 浸透圧の公式 ｐ ＝ ｎ／ｖ RT ｎ／ｖ はモル濃度である 浸透圧 ＝ モル濃度 × R × T ８）沸点上昇・凝固点降下 沸点上昇・凝固点効果の式は希薄溶液でしか 成立しないため 容量（体積）モル濃度ではなく、 通常、質量モル濃度が使用される 希薄溶液では溶媒のV リットルではなく、 溶媒 W kgを用いる 沸点上昇度Δｔ（どのくらい沸点が上昇するか）は モル沸点上昇K（１モル溶液あたりの沸点上昇度）に モル濃度ｍ をかけて算出する Δｔ＝Kｍ ９)化学反応と量的関係 反応式の係数はモル数を表す CaCO３ ＋ ２HCｌ → CaCl２ ＋ H2O ＋ CO２ 【第７講】 実験結果からグラフを描く。 考察の書き方を練習する
１０）中和反応 問１６５ 0.25モル／Lの硫酸 20mLを中和するのに必要な0.20モル／LのHCｌは？ 中和条件の公式 ａcv ＝ ｂ c'v' 酸の価数×モル濃度×量 ＝ 塩基の価数×モル濃度×量 Ｈ＋のモル数 ＯＨ－のモル数 問167 Ca(OH)２ 3.7gを水50mLに溶かした。2.0モル／LのHCｌ何mLで中和できるか。 【第８講】 Ca(OH)２＝ ７４ 塩基の価数×モル数 3.7g／74 ＝ 酸の価数×モル数 2.０モル／L × ｖ÷1000［L］ １１）ｐH ｐＨの復習 Ｈ２Ｏ ＝ Ｈ＋ ＋ ＯＨ－ 水はわずかに電離する 可逆反応 [Ｈ＋][ＯＨ－] ＝ １０－１４ 水のイオン積は一定 ｐＨ ＝ －log[Ｈ＋] [Ｈ＋]が１０－３モル/L のｐHは？ [ＯＨ－]が１０－10モル/ＬのｐＨｈ？ 問173（改） (1) 9.8ｇ／Ｌ Ｈ2ＳＯ4 aq の[Ｈ＋]とｐＨは？ ただしlog２＝0.3とする。 硫酸の分子量＝98 モル濃度は 9.8／98 ÷ L ２価だから[Ｈ＋]は0.2 モル／L よって、 ｐH ＝ － log 0.2 ＝ 対数公式を使って変形して ＝ 0.7 問173（改） 0.04モル／L CH３COOH aq の[Ｈ＋]とpHは？ ただしα＝ 0.025とする 電離度の意味 CH３COOH → CH３COO－ ＋ Ｈ＋ ← 電離前 １ 電離後 １－α α α この酢酸の[Ｈ＋] ＝ ｃα ＝ 0.04 × 0.025 ＝ 0.001 モル／L ｐH ＝ ３ 【第１３講義】 １１ 電池と電気分解 １） 金属のイオン化傾向 イオン化列の覚え方 貸そうかな まああてにするな ひどすぎる借金 各イオンの価数を確認 Feは２価・２価 Niは２価・４価 Snに２価・４価 Pbに２価・４価 Hgに２価・１価 Agに１価 Ptに２価・４価 Auに１価・３価 問題例 硝酸銀水溶液に銅片 銀樹ができる 硝酸銅水溶液に鉄片 酢酸鉛水溶液に鉄片 鉛樹ができる 硫酸亜鉛水溶液に鉛片 反応なし
【第１４講義】 水素よりイオン化傾向が大きい金属の反応 希塩酸にMｇ 希塩酸にAl 希塩酸に亜鉛 希塩酸にFe 水との反応 K Ca Na
熱水との反応 Mg 高温の水蒸気と反応 Al Zn Fe 酸との反応 【第1４講義】 酸化力のある酸との反応 |