【化学変化】実践DB


15−1 水(水蒸気)から水素を取り出す


 ここでは、水の電気分解に入る前に、「還元」の学習として次のような実験を扱っている。もうそろそろ「原子が見えてきている」ころである。いくら化学式、化学反応式では考えられても、やっぱり不思議な実験なのである。


 二酸化炭素中でMgが燃えるのはすでに見ている。

次は、『たのしくわかる化学実験事典』よりの引用である。画像は、98年度実践より追加したものである。


  
 水から酸素を奪い、水素をとりだす。
   〜 水蒸気中でMgを燃焼させる 〜
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[酸化・還元][教師実験] ■所用時間/●約20分

■実験の様子
  丸底フラスコの水蒸気中で、マグネシウムを燃焼させて水を還元して、
 水素を取り出す。
■必要なもの
水、マグネシウムリボン、丸底フラスコ(500ml)、針金、ニクロム
線、ゴム栓、ガラス管、広口集気ビン、ガラス板、マッチ、ガスバーナー
 導線2本(ワニ口付き)、スライダック(電源装置)、実験スタンド

    
■注意事項
  瞬間の反応であるので、それまでに実験の意義等を化学反応式を使って
 よく理解させておき、注目させておき見せる。マグネシウムの燃焼すると
 同時に集気ビンに水素が捕集できるので、その方にも注目させておく。


■実験方法
[実験装置を組み立てる]
1.水蒸気中でマグネシュウムを発火させるため写真のような装置を組み立てる。
 針金の先の一端をらせん状に巻き、マグネシウム及び酸化マグネシウムの受け皿をつくる。

2.ニクロム線(1cm)を橋渡しするように、2本の針金に取り付ける。

3.マグネシウムリボン(10cm程度)を束ね、先端をニクロム線にひっかける。

4.ゴム栓より出た針金の端子をスライダック(電源装置)につなぐ。

5.ゴム栓にガラス管とゴム管をとりつけ、発生する水素を水上置換法で、集気ビンに捕集できるようにする。

           



[授業で実験の方法]
1.水の化学式(H2O)を板書し、水から水素を取り出す方法を考えさせる。

2.装置の説明をし、丸底フラスコの水を加熱し、水槽のガラス管の先よりまず丸底フラスコ内の空気が出て、その後に水蒸気が出てきているのを確認する。

3.水槽のガラス管の先を、集気ビンに捕集できるようにセットする。

4.電流を流し、ニクロム線を赤熱しマグネシウムリボン点火する。瞬間にまばゆく激しく燃える。同時に集気ビンにあふれんばかりの水素がたまる。

5.丸底フラスコの中の針金の受け皿にできている酸化マグネウム(白色)を確認させる。

6.火をとめてゴム管のところのピンチコックを閉じる。

7.集気ビンに捕集された気体が水素であることをマッチで火をつけ確認させる。わかっていてもやっぱり不思議なものである。拍手が・・・。

8.ピンチコックを開くとどうなるかを予想させておいて、やってみる。丸底フラスコのなかに、水がほぼいっぱいまで逆流してくる。

                   
電流を流すと・・・      冷えると水の逆流が      こんなに水が・・・          


■参考文献
 ・「水の成分をマグネシウムで調べる」古川千代男『やさしく本質的な理科実験3』(評論社)
・「水からほんとうに水素が出てくるか?」楠田純一『ストップモーション方式による授業1時間の授業技術 中学理科2年』


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