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１ 研究に取り組んだ観察，実験 （４ 化学変化と原子・分子） １分野下 実験６ 金属を熱したときの質量の変化を調べよう ２ 観察，実験のねらい (1) 金属を熱して，反応の前後の質量を正しく測定し，その結果をグラフに表すことができる。 (2) 実験の結果から，ある質量の金属と化合する酸素の質量には限度があることを説明できる。 (3) 実験結果から，ある質量の金属と化合する酸素の質量の関係をグラフに表し，そこから規則性を見いだすことができる。 ３ 観察，実験の実際の問題点 教科書には，本実験は定量的な実験であり，実験結果からどのように質量が変化していくかをグラフを使って予想させることが大切であるとある。0.5ｇ以下の銅粉末であれば，定量的な値が得られるが，それ以上の質量の銅粉末で実験を行った場合，決まった割合で質量が増えていかないことが多い。その原因として，量が増えると薄く広げることができずに，空気とふれあいにくい銅粉末がでてくること。また，かき混ぜる際に金属の粉末をこぼしてしまうことなどが考えられる。この実験では，どの生徒も誤差の範囲内で定量的な結果が得られることが大切である。生徒が得た実験結果を用いて，その後のグラフ作成できるように，また規則性を見だせるようにできるように，教材を工夫する研究を行った。 ４ 観察，実験のポイント，使用した教材教具 (1) 観察実験のポイント 銅粉末をかき混ぜなくても空気と十分にふれあうようにする。 （かき混ぜれば，銅粉末が薬さじに付着したり，こぼれてしまう可能性があるから。） (2) 使用した教材教具 材料 ・・・ ステンレスシート♯100（メッシュ） 大きさ：3cm×3cm ステンレス皿，銅粉末（新しいもの），電子てんびん，金属の薬品さじ， ガスバーナー，三脚，三角架，ピンセットなど。 ５ 実験の流れと結果及び考察 (1) 実証実験の流れ ① ステンレスシートをステンレス皿の大きさに合わせて正方形にカットし，四隅を折り曲げ，ステンレス皿上に置く。このとき，ステンレス皿とステンレスシートが直接，接しないようにして，浮かせて下方向から，空気が入りやすいようにしておく。（ステンレスシートの網目から，銅粉末が下へ落ちてしまう場合は，ステンレスシートの角度を少し変え，重ねて使用するとよい。） ② ステンレスシートとステンレス皿を一度熱して冷やす。 ③ ステンレス皿とステンレスシートを合わせた質量を量る ④ ステンレスシートの上に，銅粉末を薄くのせる。銅粉末の質量を多くする場合は，ステンレスシートをさらに重ねて，ステンレスシートの間に銅粉末を挟むようにした。 ⑤ ステンレス皿とステンレスシートと銅粉末を合わせた質量を測定する。 ⑥ ガスバーナーで強熱する。 ⑦ 冷えたら，質量を量る。 ※ ステンレス皿に直接銅粉末をのせて加熱すると，銅粉末がステンレス皿にこびりついてしまう。高温になったステンレス皿を押さえつつ，薬さじでかき混ぜることは，生徒にとって危険である。さらに，このときに，粉末をこぼすことが多々ある。ステンレスシートを使用することによって，粉末がこびりつくことを防ぎ，ステンレスシートをひっくり返すことで，間に挟んだ銅粉末を空気とふれあわせることができる。 (2) 実験結果 ① 銅粉末 0.4ｇ ステンレス皿 11.5ｇ ステンレスシート 1.3ｇ 合計 13.2ｇ
結果・・・銅粉末0.4ｇと酸素0.1ｇが化合 ② 銅粉末 1.2ｇ ステンレス皿 11.8ｇ ステンレスシート 1.6ｇ 合計 14.6ｇ
結果・・・銅粉末1.2ｇと酸素0.3ｇが化合 ③ 銅粉末 1.4ｇ ステンレス皿 12.3ｇ ステンレスシート 2.3ｇ 合計 16.0ｇ
結果・・・銅粉末1.4ｇと酸素0.3ｇが化合 ④ 銅粉末 1.6ｇ ステンレス皿 11.4ｇ ステンレスシート 2.5ｇ 合計 15.5ｇ
結果・・・銅粉末1.6ｇと酸素0.3ｇが化合 ６ 成果と課題 銅1.4ｇと銅1.2ｇと銅0.4ｇの場合は，銅と酸素の化合した質量の割合は銅：酸素＝４：１の割合で定量的に結果を出すことができた。ただし，銅の質量が1.6と多くなると，定量的な結果を出すことができなかった。これが，今後の課題である。ただし，教科書では，銅の質量を0.4ｇから0.2ｇずつ増やし1.4ｇまでの銅を使用している。 薩摩川内市立川内中央中学校 西山 千春 |