「らくらく化学実験」

「リビングケミストリー」  化学反応式  反応熱  熱化学方程式

目ったにない目玉焼き!

「実験テーマ」反応熱で卵を焼く!
「実験概要」
水を加えるだけで
いきなり熱が発生し、蒸気でゆで卵ができる。携帯用の弁当や飲み物の保温にも利用されている技術。化学反応に伴う熱の出入りを考える。

「学習項目」

@  反応熱 A熱化学方程式 A塩基性酸化物

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「画 像」
材料の質により反応が開始されるまで一定時間を要することもあるが、反応が始まると一気に熱が発生する。熱蒸気が勢いよく出てくるので火傷に注意する。反応が落ち着いたら、焼け具合を観察する。生成物にフェノールフタレインを滴下すると赤紫色を呈する。





「動 画」>
激しく蒸気が吹き出す様子。紙コップだと焦げる場合もある。火傷に注意。

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「準備物」 

酸化カルシウム25(新品) 紙コップ アルミホイル ウズラの生卵 フェノールフタレイン試薬

「操作手順」
 
 WEB非公開

「注意事項」

1.  酸化カルシウムは新しいものを使うようにする。

2.  紙コップが焦げることもある。火傷に注意する。

「解 説」

1.  水と激しく反応して熱を発生

駅弁や飲みもので、紐を引くと発熱して温めるしくみの商品を目にすることがある。ライター不要で、煙も出ないため、火を使えない状況や火に弱い素材に入っている食品を温めるのに便利である。これは、酸化カルシウム CaO 、反応性が高く、水と激しく反応して熱を発生する性質を利用したものである。

CaO + H2O = Ca(OH)2 + 65 kJ

この熱化学方程式から、酸化カルシウムの量と沸騰させることができる水の量の関係をすることができる。m〔g〕の水をΔT℃上昇させて、100℃にしたとすると、そのエネルギー QJ/mol〕 は、比熱4.2J/gk〕なので、Q=4.2×m×ΔTとなる。コーヒー1杯250g〕分、水温20℃の水を100〔℃〕にまで温度上昇させる場合は、次のように考えることができる。

Q=4.2×250×(10020)J

=84000J

=84kJ

次に、この84kJ〕を、水酸化カルシウムCa(OH)2の生成熱で得るために必要な酸化カルシウムの質量x〔g〕を考える。酸化カルシウムの式量40+16=56から、56g〕を使用すれば65kJ〕が発生する。

   56:65=x:84 より x72g

つまり、酸化カルシウム CaO 72g〕あれば、沸騰寸前のカップ一杯のコーヒーを用意することが可能になる計算である。実験で使用した28g〕の酸化カルシウムでも、卵焼きができる理由がわかるだろう。

2.  CaO反応性の高い塩基性酸化物

酸化カルシウムは CaO は、一般的に生石灰と呼ばれている。生成物の水酸化カルシウム Ca(OH)2 消石灰と区別するため、読みは「きせっかい」「なませっかい」と呼ばれることが多い。炭酸カルシウムを強熱して二酸化炭素を放出させることで得られる。水を加えると発熱して、水酸化カルシウムを生じる。フェノールフタレインの滴下により赤紫色に呈したのは、水酸化カルシウムが水に溶解して、電離により水酸化物イオンが生成するためである。

Ca(OH)2  →  Ca2 + 2OH-

この酸化カルシウムは、乾燥剤や殺虫剤、製鋼用素材、セメント原料、陶磁器、ガラスの副原料にも使われている。

 

「参考・引用」

「確認演習」

1.この反応を化学反応式で表しなさい。 
2.この反応を熱化学方程式で表しなさい。ただし、酸化カルシウムが水に溶解した際に発生する熱量は、65kJとする。
3.酸化カルシウム5.6gを使用した。

(1)酸化カルシウムの式量を計算しなさい。

(2)発生する熱量を計算しなさい。

(3)20℃の水100gを沸騰させるのに必要な酸化カルシウムの質量を計算しなさい。ただし、1cal=4.2J 

20℃の水100gを沸騰させるには何calが必要?それは、何J?

molの酸化カルシウムからは65kJ=65000Jの熱が出るのだから・・・・?

4.フェノールフタレインが呈色した理由を述べなさい。

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          編集:山田暢司