「らくらく化学実験」

         気体だぁ気体だぁー

「実験テーマ」
安全爆鳴器の工作
ビニールチューブ内に水素と酸素を捕集し、化合させる。

「サブテーマ」
気体だー気体だー

「実験概要」

「学習項目」

@  単体と化合物 A水素と酸素 B分子式 C化学反応式 D反応速度


 
 クリップを変形させたプラグ            圧電素子を使って発火させる




 装置イラスト                  音も光も迫力満点!


「動 画」






「関連動画」
ペットボトルに水素を入れて安全に爆発させる実験



「準備物」操作手順」
WEB非公開

「解 説」

1.  シンプルな装置

気体をビニールチューブに捕集して反応させる装置。クリップ工作にやや手間取るが、何と言っても安全である。また、大きな音と光を伴い迫力もあるが、シンプルな実験のわりに得られる学習情報は豊富である。まず、水素と酸素が詰まっているボンベを手にすると、とにかく軽いということに気づく。ついつい耳元でボンベを振って「何も入ってないのでは?」と思ってしまう。ボンベから得られる水素も酸素も、ともに無臭無色であり、発火装置により一気に化合して、水を生成するがその量はわずかである。気圧や温度が等しい条件での体積比がそのまま物質量の比となり、次の反応式のように、2対1で過不足なく反応するということが無理なく理解され、気体反応の法則の理解の助けにもなる。反応後に、気体が残るようなら、どちらかの気体が過剰であったのだろうと、納得させることができるだろう。

2H2 + O2  →  2H2O

2.  シンプルな化学反応

上の反応式はシンプルであることこの上ないが、単に気体どうしの反応の紹介で終わらせるのではなく、反応速度などにも触れたい。単体は安定した存在であるが、ひとたびエネルギーを与えられると文字通り爆発的に反応が進行する。この実験では圧電ライターで反応のきっかけをつくったが、発生するエネルギーが別の粒子の反応に作用し、連続的に起こるのである。細長いビニールチューブを用いた実験も行われるが、不純物の空気を排除しておくと、かなり長いチューブでも一瞬で反応が完結することを示すことができる。また、今後期待される技術『燃料電池』の基本反応でもあり、大きなエネルギーを生じ、生成物が水だけであることや触媒についても考えたい。

「参考・引用」

篠原功治:愛媛県総合科学博物館:「ビニルチューブを用いた爆鳴気の演示実験での安全で効果的な条件の検討(2004)」

「演習プリント例」

1.各物質の性質について表にまとめなさい。

 

分子式

臭い

沸点

密度

水素

 

 

 

 

 

酸素

 

 

 

 

 

2.水素と酸素の反応について、適切な語句を記入しなさい。(語句:単体、化合物、純物質、混合物)

(1)水素ボンベの中身は水素のみなので(    )である。

(2)水素は水素という元素からなる(    )である。

(3)酸素分子は、化学式で O のように表記される物質であり、(   )である。

(4)反応により生成する水 HO という物質は、水素と酸素から構成される(   )である。

3.水素20mL+酸素5mLで反応させた場合について

(1)化学反応式で表しなさい。

 

(2)未反応で残る気体の種類と体積を答えなさい。

 

4.物質量について答えなさい。

(1)水素の原子量は(   )で、水素分子の分子量は(   )である。

(2)水素分子を分子量のグラム数集めるとそこには(       )個の分子が存在する。その物質量を(    )という。しかも、その体積は標準状態で(     )L となる。

(3)酸素の原子量は(   )である。

(4)酸素分子の分子量は(   )である。

(5)酸素分子を分子量のグラム数集めるとそこには(       )個の分子が存在する。その物質量を(    )という。しかも、その体積は標準状態で(     )Lとなる。

(6)以上のことからどのようなことが言えるか?

「物質を物質量のグラム数分集めると、そこには物質の(  )(  )なく(        )個の分子が存在している。また、気体の場合は体積が標準状態で(     )Lを占める。

                組  番 氏名         


「参考2」長い透明チューブでの点火実験画像
 



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