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高校化学 西湘高等学校 化学 実験 by 池田博明 2004年4月から，神奈川県立西湘高等学校の『化学II』で行った実験を紹介します。 アセチレンの反応 （澤田教諭の作成プリントより） 実験 I メタンとアセチレンの生成 器具 加熱装置、三脚・金網、試験管、気体誘導管、水槽、ゴム栓、アルミ箔、針、 薬品 無水酢酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、炭化カルシウム（カーバイド） 操作 (1)薬包紙に無水酢酸ナトリウム2ｇと水酸化ナトリウム20粒（約2ｇ）を取って混合し、乾燥した試験管につめる。 (2)試験管に気体誘導管をとりつけ、管口を少し下げて加熱する。 (3)発生するメタンを水上置換で３本の試験管に捕集し、ゴム栓をする。１本目は使わないこと（空気が混合しているため）。 → 生徒実験の状況 (4)炭化カルシウムの形状、色と匂いを確認する。 (5)１ｃｍ角前後の炭化カルシウムの小片をアルミ箔で包み、針で２、３個の穴を開け、水の入った水槽に入れる。発生するアセチレンを水上置換で４本の試験管に捕集する。空気が混合しないように注意してゴム栓をする。 → 生徒実験の状況
（ア）メタンの生成反応式を書け。 CH3ＣＯＯＮａ ＋ ＮａＯＨ → ＣＨ4 ＋ Ｎａ2ＣＯ3 （イ）炭化カルシウムの性状 硬く岩石状 灰色 不快臭 （ウ）アセチレンの生成反応式を書け。 ＣａＣ2 ＋ ２Ｈ2Ｏ → Ｃａ（ＯＨ）2 ＋ Ｃ2Ｈ2 実験 ＩＩ アンモニア性硝酸銀溶液の作成 器具 試験管、駒込ピペット 薬品 １モル濃度の硝酸銀水溶液、1モル濃度のアンモニア水 操作 (1)試験管に硝酸銀水溶液を駒込ピペットで2ｍＬ取る。 注意：硝酸銀は指につくと褐色の斑点になる。数日後に消える。 (2)アンモニア水を少量ずつ加えてゆき、茶色の沈殿を作る。 (3)茶色の沈殿を過剰のアンモニア水を加えることによって溶かす（加えすぎないように注意） 考察 反応式を書け。 ２Ａｇ＋ ＋ ２ＯＨ− → Ａｇ2Ｏ↓ ＋ Ｈ2Ｏ Ａｇ2Ｏ ＋ Ｈ2Ｏ ＋ ４ＮＨ3 → ２[Ａｇ（ＮＨ3）2]＋ ＋ ２ＯＨ− 酸化銀（茶色） ジアンミン銀(Ｉ)イオン 実験 ＩＩＩ メタンとアセチレンの性質 用具 マッチ 薬品 0.05％ヨウ素−エタノール溶液 操作 (1)メタンとアセチレン各１本にヨウ素エタノール溶液を1ｍＬずつ加えてゴム栓をしてよく振る。 (2)２〜３分間放置して色の変化を記録する。 → 実験結果の解釈 (3)同様に各気体にマッチで点火し、燃え方（炎の明るさ、燃焼時間、すすの量）を観察する。 (4)アセチレンの色と匂いを調べよ。 考察 ヨウ素との反応式を書け。 メタンは反応しない アセチレン Ｃ2Ｈ2 ＋ Ｉ2（褐色） → C2H2I2 → C2H2I4 燃焼の反応式を書け。 メタン CH4 ＋ ２O2 → CO2 ＋ ２H2O 無色で青白い炎 アセチレン C2H2 ＋ 5/2O2 → ２CO2 ＋ H2O 赤色の炎で不完全燃焼 炭素の比率が多いためアセチレンはススが出る → 生徒実験の注意 アセチレンの色は無色 匂いは不快臭がするが、この不快臭の原因は カーバイドに不純物として含まれている物質が水と反応してできる PH3やH2Sである 実験 IV 銀アセチリドの生成と爆発 用具 薬さじ、ろ過装置、ろ紙 操作 (1)実験IIで調整したアンモニア性硝酸銀溶液4ｍLを試験管の気体アセチレンに加える。 (2)生じた銀アセチリドの沈殿をろ過し、ろ紙をひろげて薬さじで銀アセチリドを薄く広げる。 注意：沈殿を薄く広げないと危険である。 (3)ろ紙を裏返して金網上に置き、下から弱火で加熱する。 注意：裏返すのを忘れると爆発して飛び散る。 → 生徒実験の状況 考察 銀アセチリドができる反応式を書け。 C2H2 ＋ ２[Ａｇ（ＮＨ3）2]＋ → Ag−CΞC−Ag ＋ ２NH4＋ ＋ ２NH3 解説 本実験は２年生５学級と３年生２学級で展開した。 実験は生徒に飽和炭化水素の一種メタンと不飽和炭化水素の一種アセチレンの気体を発生・捕集させて、それぞれの気体の性質を調べる定性実験を行うものである。 実験I(1)メタンの製造と捕集、実験I(2)アセチレンの製造と捕集、実験II アンモニア性硝酸銀溶液の作成、実験III(1)ヨウ素による不飽和結合の検出実験、実験III(2)各気体の燃焼実験、実験IV 銀アセチリドの生成と爆発と続く。 生徒が準備で時間がかからないように、各学級の実験前に実習助手と教員補助者で試料や薬品の秤量などの事前準備を万事行った。一学級は8班ないし９班で構成されている。教員・実習助手・補助者の3名全員で班を指導して、約50〜55分間で終わる内容であった。 以下に実験内容と生徒の取り組みを報告しておく。 (1)酢酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを乾いた試験管に入れて強熱して発生したメタンを水上置換で捕集する。点火・火力調節・強熱・水上置換といった実験操作には個人差が大きい。それに、他人がするのを見ているのと自分が手を動かしてやるのとは大違いである。 (2)アルミ箔に包んだカーバイドを水に入れるとアルミ箔の穴からアセチレンが勢いよく気泡として出て来る。この段階で捕集にあわてる生徒が多い。カーバイドを水に沈める役の生徒は、捕集のための試験管の用意が間に合わないで他の生徒があわてているときも、水に沈めたままでアセチレン発生反応を持続させていた。水からカーバイドを出せば泡は出なくなるのだが。生徒には臨機応変という姿勢がないのであった。また、それだからこそ、やりすぎて危険な誤操作をすることもないのだが。 (3)アンモニア性硝酸銀溶液は錯イオンや酸化還元反応を理解するうえで重要な溶液である。今回この作り方をマスターすると別の実験で応用できる。 (4)ヨウ素エタノール溶液をメタンに加えると茶色のままだが、アセチレンに加えると急速に脱色して無色になる。 ここで、教員は必ず起った反応を復唱することが必要である。｢百聞は一見に如かず｣という言葉は教育の現場では必ずしも正しくない。生徒は見たままを自分自身の先入観や偏見に影響されて解釈するので、事実を正確に見ても、本来すべき解釈をしないことが多いからである。 例えばこのヨウ素の付加反応ではメタンで茶色になり、アセチレンで無色になったために、アセチレンで｢反応が無かった｣と解釈する生徒がいた。この実験はヨウ素液が無色になったことが反応があった証拠なのだが、これまでの実験の経験から｢無色＝無反応｣という偏見で実験結果を解釈してしまうのである。 (5)燃焼では炭素含有率の多いアセチレンでススが発生した。アセチレンに空気が混合すると爆鳴気となるため、事前に注意したところ、どの班も空気が混合しないようにアセチレンを捕集できた。 (6)銀アセチリドを加熱すると爆発する。ろ紙を裏返して銀アセチリドが炎の方に向くようにして加熱するのだが、不注意から逆に置いてしまう班が１、２班あった。逆に置くと爆発物が飛び散って危険である。置き方を誤っていることに気がついた班には早めの指示をしておいた。 ＋＋＋＋＋＋＋＋ 生徒の実験報告から感想の一部を引用しておく。 「やることがたくさんあって大変だったけれども楽しかった。普段やっている授業の化学の反応式の内容を目で見ることができてとてもために成った。爆発するものが多くて、失敗しないようによくプリントの説明を読んで取り組めた」 「アンモニア性硝酸銀の色の変化がとても面白かった。銀アセチリドは爆発して飛ぶのに驚いた。今日の実験は成功でした」 「メタンとアセチレンの違いがよく分った」「アセチレンはニンニクに似た臭いがした」 「実験前に結果を知っていないと危ない可能性がある」「銀アセチリドの爆発は花火のようだった」 （2004年6月） 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． 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． BACK TO 化学 CONTENTS |
