４月２７日（水）
今日は、気体の発生の実験を基本操作の練習をかねて行うことになりました。
今後、中学オープンスクールや高校学校見学会などの行事で理科部が実験を紹介します。その時は、小学生や中学３年生の人たちに実験のお手伝いをすることになっています。
そのためにも、基本操作は身に付けておかなければなりません。
【本日の実験の準備】
試験管６本以上、丸型水槽１、ガラス管つきゴム栓１、ゴム管１、L字型ガラス管１、マッチ１箱、線香数本、オキシドール（過酸化水素水）１回につき５cc、二酸化マンガン少量、亜鉛の粒数粒、マグネシウムリボン（適当な長さ）、ピンセット１、ろ紙２枚、ろうと２、ろうと台１、５００ccビーカー２、２Ｎ塩酸（１人１回につき１０cc）、石灰石少量、水酸化カルシウム（適量）、蒸留水３００cc、洗浄瓶１、水素ボンベ１、酸素ボンベ１、二酸化炭素ボンベ１、駒込ピペット２、
【実験の方法】
１．酸素の発生と性質
〔1〕 試験管に駒込ピペットでオキシドールを5cc入れる。
〔2〕 〔1〕の試験管に二酸化マンガンを1粒入れる。
〔3〕 線香にマッチで火をつける。
〔4〕 線香についた炎は吹き消し、先端が赤くなっている線香を②の試験管に入れる。
※ 「ポッ」という音がなるまで行うこと。
実験は成功しなければおもしろくないからです。
失敗を繰り返して、成功したときは誰もが感動します。
２．水素の発生
〔1〕 試験管に駒込ピペットで２Nの塩酸を5cc入れる。
〔2〕 〔1〕の試験管に亜鉛の粒を入れて、ガラス管付きゴム栓を取り付け、水の入った丸型水槽を用いて気体を集める。（水上置換）。
亜鉛の粒での反応が弱い場合には、亜鉛の代わりにマグネシウムリボンを入れる。
〔3〕 〔2〕で集まった気体にマッチで火をつける。
※ このときに激しく爆発する「ボッ」という音を聞くまで何回も行うこと。
３．二酸化炭素の発生
〔1〕 試験管に駒込ピペットで２Nの塩酸を5cc入れる。
〔2〕 〔1）の試験管に石灰石を入れて、ガラス管付きゴム栓を取り付け、水の入った丸型水槽を用いて気体を集める。（水上置換）。
〔3〕 〔2〕試験管に気体が半分くらい入ったら、水の中で試験管の口を親指でふさぎ、外に出して激しく振ってみる。
④ 試験管の口をふさいだ親指に試験管が吸い付く感触を確認する。
器具の確認をしたら、実験開始です。
オキシドールの中に二酸化マンガンを入れました。
試験管の中で白く見えているのは、激しく気体が発生し、泡になって出ているからです。
試験管の中の液体が黒くなるのは、黒色の二酸化マンガンが入っているからです。
線香に火をつけて、気体の発生している試験管に入れてみると、このように線香が激しく燃えます。
この班の気体の発生はとても激しいですね。
実験をしながら、マッチのすり方や線香への火の付け方、駒込ピペットの持ち方・液体の取り方・入れ方・終わった後の実験台への置き方など、細かく正しく覚えていきます。こういう積み重ねが大切です。
塩酸を吸い取っています。
試験管に塩酸を入れます。つぎに、亜鉛の粒を入れます。しかし、今回あまりにも反応が遅かったため、マグネシウムリボンに変えました。すると、あっという間に水素を何本も集めることができました。
これが水上置換法です。水に溶けにくい、または少し溶ける気体を集めるのに適しています。
何回も行うと、実験台は水浸しになります。
それだけたくさん実験を行っているということです。
集めた気体である水素は、空気よりも軽いので、試験管の口を下にしておけば試験管の外に漏れることはありません。だから、このように試験管の口を下にした状態で火をつけます。
いろんな場所で火をつけています。すると、それぞれの実験台で「ボン！」という大きな音がして、それぞれの歓声が上がりました。みんな楽しそうです。
そうしている間に、用意した石灰水があまり反応しないと分かったので、内田先生が水酸化カルシウムを純水に溶かし、ろ過をして石灰水を作ってくれました。
次の実験は二酸化炭素の発生です。試験管の中に塩酸５ccと石灰石を入れて、水素と同じように水上置換のセットをします。
まずは試験管にガラス管付きゴム栓をしてその先を水の中に入れて中の空気を抜いた試験管の中にガラス管を入れます。
セット完了です。
二酸化炭素は、水素と違って空気よりも重いので、あせる必要はありません。
試験管に半分くらい二酸化炭素が集まったら、このように水の中で試験管の口に親指でフタをして、外に取り出します。
試験管の中には水も半分くらい入っています。
水槽の中から取り出した様子です。
取り出したら、親指でしっかりと押さえたまま、上下に激しく振ってみます。
すると、どうでしょう！！
親指に試験管が吸い付く感じがします。
ためしに手を離してみたら、このように試験管が親指に吸い付いたまま取れません。
至る所で大成功です。
この現象は、二酸化炭素が水に「少し溶ける気体」だからです。気体の「少し溶ける」は私たちの感覚では「かなり溶ける」ことも分かりました。つまり、試験管の中の二酸化炭素が水に溶けたため、試験管の中の気体が少なくなり、減圧されたので指にくっついたと考えられます。
この後の実験も全員でやる予定でしたが、理科部はどんなに遅くなっても6時には中学生を帰らせることになっています。
片付けの時間も考えて、最後の実験は代表で行いました。
二酸化炭素が溶けた水に石灰水を加えると、このように白くなります。
内田先生が、もう一つ実験をしてくれました。マグネシウムリボンに火をつけると激しく燃えることが分かりました。
内田先生は「直視しないように」といっていましたが、思ったよりもまぶしかったので、びっくりしました。
金属も燃えることを実感した実験でした。また、これが花火の原理になっているそうです。
最後はやっぱり、みんなで大掃除をして、内田先生の話を聞いてから解散します。
【本日の感想】［一部抜粋］
・二酸化炭素と水が入った試験管を激しく振ると、親指がくっついたのでびっくりしました。［中２］
・なかなか成功しなかったけれど、何度も繰り返して実験をして、最後には成功しました。よかったです。［中１］
・酸素や二酸化炭素を水上置換で集める実験がうまくいってよかったです。二酸化炭素の実験で、二酸化炭素と水の入った試験管を激しく振ったときの「吸引力」がとても強くてすごかったです。初めての体験でした。［高１］
・今日の実験は、中学校でも一度行った実験でしたが、今度は自分が人に教える立場になるということで、いつもよりも頑張ろうという気持ちになりました。今日は、手伝ってくれた先輩たちと少し仲良くなれたので、これもよかったことです。実験を成功するには「協力すること」が大切なんだと実感しました。［高１］
・水素の実験が一番楽しかったです。［中２］
・二酸化炭素と水の入った試験管を激しく振ったときに親指が強く吸い付いて痛かった。［高２］
・今まで何回もやってきた実験ですが、また改めて観察してみると、気体にはいろんな性質があるのだなぁと実感しました。［中３］
・二酸化炭素と水の入った試験管を激しく振ると、親指がすごく吸い付いて、痛かったです。よく見ると、親指が紫色になっていてびっくりしました。でも、とても楽しかったです。水素を爆発させたときは、水素の量で音が変化したので、とても不思議でした。［中１］
・思ったよりも難しくてびっくりしました。今日は完璧には成功しませんでしたが、オープンスクールの時は、完全にできるようになって、小学生のサポートをしたいです。自分も小学生の時に名古屋経済大学高蔵中学校のオープンスクールに参加しました。その時は、何回やってもうまくいかなかったのを覚えています。［中１］
・今日の実験では、いろいろな気体の性質が理解できたのと同時に、全ての実験器具の使い方が正しく覚えられました。
二酸化炭素の実験では、試験管の中では二酸化炭素が水に溶けて炭酸水になっているのですが、親指に試験管がくっついて、意外に痛かったのが驚きでした。このように、気体がどれだけ水に溶けるのかを自分の体で感じることは、科学を学ぶ上で、大切なことだと思いました。［高１］
今日は、気体の発生の実験を基本操作の練習をかねて行うことになりました。
今後、中学オープンスクールや高校学校見学会などの行事で理科部が実験を紹介します。その時は、小学生や中学３年生の人たちに実験のお手伝いをすることになっています。
そのためにも、基本操作は身に付けておかなければなりません。
【本日の実験の準備】
試験管６本以上、丸型水槽１、ガラス管つきゴム栓１、ゴム管１、L字型ガラス管１、マッチ１箱、線香数本、オキシドール（過酸化水素水）１回につき５cc、二酸化マンガン少量、亜鉛の粒数粒、マグネシウムリボン（適当な長さ）、ピンセット１、ろ紙２枚、ろうと２、ろうと台１、５００ccビーカー２、２Ｎ塩酸（１人１回につき１０cc）、石灰石少量、水酸化カルシウム（適量）、蒸留水３００cc、洗浄瓶１、水素ボンベ１、酸素ボンベ１、二酸化炭素ボンベ１、駒込ピペット２、
【実験の方法】
１．酸素の発生と性質
〔1〕 試験管に駒込ピペットでオキシドールを5cc入れる。
〔2〕 〔1〕の試験管に二酸化マンガンを1粒入れる。
〔3〕 線香にマッチで火をつける。
〔4〕 線香についた炎は吹き消し、先端が赤くなっている線香を②の試験管に入れる。
※ 「ポッ」という音がなるまで行うこと。
実験は成功しなければおもしろくないからです。
失敗を繰り返して、成功したときは誰もが感動します。
２．水素の発生
〔1〕 試験管に駒込ピペットで２Nの塩酸を5cc入れる。
〔2〕 〔1〕の試験管に亜鉛の粒を入れて、ガラス管付きゴム栓を取り付け、水の入った丸型水槽を用いて気体を集める。（水上置換）。
亜鉛の粒での反応が弱い場合には、亜鉛の代わりにマグネシウムリボンを入れる。
〔3〕 〔2〕で集まった気体にマッチで火をつける。
※ このときに激しく爆発する「ボッ」という音を聞くまで何回も行うこと。
３．二酸化炭素の発生
〔1〕 試験管に駒込ピペットで２Nの塩酸を5cc入れる。
〔2〕 〔1）の試験管に石灰石を入れて、ガラス管付きゴム栓を取り付け、水の入った丸型水槽を用いて気体を集める。（水上置換）。
〔3〕 〔2〕試験管に気体が半分くらい入ったら、水の中で試験管の口を親指でふさぎ、外に出して激しく振ってみる。
④ 試験管の口をふさいだ親指に試験管が吸い付く感触を確認する。
器具の確認をしたら、実験開始です。
オキシドールの中に二酸化マンガンを入れました。
試験管の中で白く見えているのは、激しく気体が発生し、泡になって出ているからです。
試験管の中の液体が黒くなるのは、黒色の二酸化マンガンが入っているからです。
線香に火をつけて、気体の発生している試験管に入れてみると、このように線香が激しく燃えます。
この班の気体の発生はとても激しいですね。
実験をしながら、マッチのすり方や線香への火の付け方、駒込ピペットの持ち方・液体の取り方・入れ方・終わった後の実験台への置き方など、細かく正しく覚えていきます。こういう積み重ねが大切です。
塩酸を吸い取っています。
試験管に塩酸を入れます。つぎに、亜鉛の粒を入れます。しかし、今回あまりにも反応が遅かったため、マグネシウムリボンに変えました。すると、あっという間に水素を何本も集めることができました。
これが水上置換法です。水に溶けにくい、または少し溶ける気体を集めるのに適しています。
何回も行うと、実験台は水浸しになります。
それだけたくさん実験を行っているということです。
集めた気体である水素は、空気よりも軽いので、試験管の口を下にしておけば試験管の外に漏れることはありません。だから、このように試験管の口を下にした状態で火をつけます。
いろんな場所で火をつけています。すると、それぞれの実験台で「ボン！」という大きな音がして、それぞれの歓声が上がりました。みんな楽しそうです。
そうしている間に、用意した石灰水があまり反応しないと分かったので、内田先生が水酸化カルシウムを純水に溶かし、ろ過をして石灰水を作ってくれました。
次の実験は二酸化炭素の発生です。試験管の中に塩酸５ccと石灰石を入れて、水素と同じように水上置換のセットをします。
まずは試験管にガラス管付きゴム栓をしてその先を水の中に入れて中の空気を抜いた試験管の中にガラス管を入れます。
セット完了です。
二酸化炭素は、水素と違って空気よりも重いので、あせる必要はありません。
試験管に半分くらい二酸化炭素が集まったら、このように水の中で試験管の口に親指でフタをして、外に取り出します。
試験管の中には水も半分くらい入っています。
水槽の中から取り出した様子です。
取り出したら、親指でしっかりと押さえたまま、上下に激しく振ってみます。
すると、どうでしょう！！
親指に試験管が吸い付く感じがします。
ためしに手を離してみたら、このように試験管が親指に吸い付いたまま取れません。
至る所で大成功です。
この現象は、二酸化炭素が水に「少し溶ける気体」だからです。気体の「少し溶ける」は私たちの感覚では「かなり溶ける」ことも分かりました。つまり、試験管の中の二酸化炭素が水に溶けたため、試験管の中の気体が少なくなり、減圧されたので指にくっついたと考えられます。
この後の実験も全員でやる予定でしたが、理科部はどんなに遅くなっても6時には中学生を帰らせることになっています。
片付けの時間も考えて、最後の実験は代表で行いました。
二酸化炭素が溶けた水に石灰水を加えると、このように白くなります。
内田先生が、もう一つ実験をしてくれました。マグネシウムリボンに火をつけると激しく燃えることが分かりました。
内田先生は「直視しないように」といっていましたが、思ったよりもまぶしかったので、びっくりしました。
金属も燃えることを実感した実験でした。また、これが花火の原理になっているそうです。
最後はやっぱり、みんなで大掃除をして、内田先生の話を聞いてから解散します。
【本日の感想】［一部抜粋］
・二酸化炭素と水が入った試験管を激しく振ると、親指がくっついたのでびっくりしました。［中２］
・なかなか成功しなかったけれど、何度も繰り返して実験をして、最後には成功しました。よかったです。［中１］
・酸素や二酸化炭素を水上置換で集める実験がうまくいってよかったです。二酸化炭素の実験で、二酸化炭素と水の入った試験管を激しく振ったときの「吸引力」がとても強くてすごかったです。初めての体験でした。［高１］
・今日の実験は、中学校でも一度行った実験でしたが、今度は自分が人に教える立場になるということで、いつもよりも頑張ろうという気持ちになりました。今日は、手伝ってくれた先輩たちと少し仲良くなれたので、これもよかったことです。実験を成功するには「協力すること」が大切なんだと実感しました。［高１］
・水素の実験が一番楽しかったです。［中２］
・二酸化炭素と水の入った試験管を激しく振ったときに親指が強く吸い付いて痛かった。［高２］
・今まで何回もやってきた実験ですが、また改めて観察してみると、気体にはいろんな性質があるのだなぁと実感しました。［中３］
・二酸化炭素と水の入った試験管を激しく振ると、親指がすごく吸い付いて、痛かったです。よく見ると、親指が紫色になっていてびっくりしました。でも、とても楽しかったです。水素を爆発させたときは、水素の量で音が変化したので、とても不思議でした。［中１］
・思ったよりも難しくてびっくりしました。今日は完璧には成功しませんでしたが、オープンスクールの時は、完全にできるようになって、小学生のサポートをしたいです。自分も小学生の時に名古屋経済大学高蔵中学校のオープンスクールに参加しました。その時は、何回やってもうまくいかなかったのを覚えています。［中１］
・今日の実験では、いろいろな気体の性質が理解できたのと同時に、全ての実験器具の使い方が正しく覚えられました。
二酸化炭素の実験では、試験管の中では二酸化炭素が水に溶けて炭酸水になっているのですが、親指に試験管がくっついて、意外に痛かったのが驚きでした。このように、気体がどれだけ水に溶けるのかを自分の体で感じることは、科学を学ぶ上で、大切なことだと思いました。［高１］
