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固体や気体の水溶液 <水溶液の性質>

固体や気体の水溶液

 今日の配布しておいたセットはコレ。短いガラス棒をチャパッと洗うためのプリンカップ、スライドガラスやガラス棒を拭くためのペーパータオル。

 

 早く来た子らに、マッチがあるのだから燃えがら入れ、アルコールランプを今のうちに用意しとけ、ってアドバイス。取りに行って密になるのを避けることができるもんね。

 あらかじめ個体の水溶液の食塩水と重曹水を分注しておいた。授業の進み具合を見ながら、炭酸水を分注し、各班に配って回る。

固体や気体の水溶液固体や気体の水溶液

 まず、前時にやってるんだけど、炭酸水。ガラス棒で、水溶液を一滴取って、スライドガラスを少々あぶって乾かす。

 

 その実験をしている間に、アンモニア水と塩酸を分注する。アンモニア水と重曹水、塩酸と食塩水を、2人班に配って、途中で取り換えっこ。

 炭酸水は、"なんも出てこない" って。気体が溶けてる水溶液のそれを確かめるために炭酸水をやったんだよ。

固体や気体の水溶液固体や気体の水溶液 「ぼっち実験」

 "出てきた" って言うので、解剖顕微鏡を2台出してやった。そうだ、ウチの理科室は光源装置が無いと見にくいんだった。ま、10倍のルーペ代わりだから見えるだろ。この子、1人ぼっちで実験中。

 

 匂いやら、蒸発した後の様子をノートに記録。

 2人班で実験、で良いのに、無意識に各個人で実験、ってセットを配ってる。

 


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炭酸水からガスを取り出す <水溶液の性質>

炭酸水からガスを取り出す炭酸水からガスを取り出す炭酸水からガスを取り出す

 配布したのは、集気びん、試験管、そしてペットボトルから取り出すためのチューブのついたゴム栓。そして、炭酸水を配って、2人班でボトル半分ずつに分けるように指示。ボトルから炭酸水を分けるのは、実験直前が良いから。

 ペットボトルには、半分に折った割り箸を入れる。割りばしを入れて振ると効率よくガスが出てくる。2本も入れたら十分。

 

 集気びんには半分ほど。ろうそくを入れるスペースが取れたら良いのだ。試験管の方は全部ガス。石灰水が薄められるのを減らそうってつもり。

炭酸水からガスを取り出す

 二酸化炭素の特徴は知っていることなので、ろうそくや線香を入れて確かめる。また、石灰水を入れて白濁するのをたしかめた。

炭酸水からガスを取り出す 「ぼっち実験」

 今日も1人で実験している子が2人。水上置換だって1人でなんとかなったみたい。燃焼さじのろうそくは、ちょっと持ってて、って助けを求めてた子がいたが。

 写真に撮ってみると、ゆったりした理科室だねぇ。今までけっこう過密な所で実験してたんだねぇ。

 

 片づけに入ると、集めたいのは石灰水を入れた試験管と、石灰水を配ったプリンカップ。白くくすんでるのはヤですから、すぐに塩酸で洗浄。

 

 残っている炭酸水を見て、飲んでも良い?って子がいる。"3年前から使っている割り箸だからねぇ"って断ったが、ボトルから割り箸だけ取り出して何とか飲めないかと考えておる。必要性を感じて何とかならんか、って考えるのも理科かも知れん。

 そんなわけで、半分に折った割り箸も回収して引き出しで来年まで乾燥。

燃焼さじの収納

 「あ、燃焼さじは後ろの引き出し」って指示をしておいたら、ちゃんと戻っている。探さなくても良いように、あらかじめ引き出しを半分だけ開けておいた。こんだけの仕掛けをしておくとちゃんと戻ってくるわナ。

 "マッチは3本にしておいたね" って担任はダメ押しの確認をしている。ずいぶん片付けがうまくなってきたこと。新型コロナ対応で、出ていく実験の器材が多いだけに、片付けをきちんとしてくれると助かる。

 

 炭酸水は静かに冷蔵庫で保管すること。ちょっと冷蔵庫に入れるのが遅かったクラスのは、ガスを最後まで絞り出すようなことになってしまった。


 


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炭酸水から二酸化炭素を取り出す装置を増やす <水溶液の性質>

炭酸水から取り出す装置

 そろそろ炭酸水からCO2を取り出す実験が始まる。12班編成の分が足りるだろうかとチェック。

 ありもののガラス管やゴム管を使って、やっつけ仕事で作ったものなので、アラが目立つ。ゴム管がちょっと短いもの、ガラス管の長さが使いにくそうなもの、ガラス管の端を丸めていないもの、などなど。

 

 で、やっつけ仕事を修正しながら、同じくありものを利用して不足分を新しく作る。ゴム管をはめている方のガラス管は、ええやろ、って丸めてないのがある。ガラス管のエッジからゴム管が傷ついて切れているのがあった。普通のバーナーで炙って丸めておく。

炭酸水から取り出す装置

 ゴム栓はペットボトルサイズ。ゴム栓にはポリチューブを炙って曲げてシリコンチューブにつないでいる。一部、ひび割れが始まっている黒ゴム管だったのをシリコンチューブに取り換え。

 割りばしを入れてチャパチャパと振ると、二酸化炭素が出てくる。シェイクしなくても良いのだ。

 水上置換をするので、水の中で沈みやすいようにチューブの先はガラス管にしている。1人1回は出来るようにと、試験管にも集気をする。そのため、クッションと水中での目印を兼ねてガラス管の先には黒ゴムチューブをはめている。

 

 これで、14本。教師用と、予備が確保できた。

 さて、1人でも水上置換は出来るだろうか?集気びんの方が心配になるが…。

水蒸気捕集装置

 ついでに、フラスコから水蒸気を捕集するゴム栓・ガラス管と、水の膨張・収縮の実験用のゴム栓・ガラス管を、12班編成用に増やしておく。

 あとは、注文したフラスコ用のゴム栓が届いたら取り付けて完成。


 


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全部は準備しておけない実験 <水溶液の性質>

 今日は、乾固しておいた水溶液の固形物を使って、金属の性質を持っているかを確かめる実験。なので、どうやって調べる、とそれぞれからどんな考えが出てくるかがわからんので、全部は準備出来ない。

実験の準備を自分たちでミノムシクリップコードの収納箱バナナミノムシコード

 配布の準備をしておいたのは、試験管と塩酸だけ。そのほか、考えた実験に必要なものは子どもたちが取りに来て実験をする。追加しておいた3人班用の普通教室の机の上にはミノムシクリップ付きコードを高い所から下しておいた。電源装置横には、バナナとミノムシコードも。こうしておくと元通り戻ってくるハズ。

磁石につくか電気を通すか

 磁石を当ててみてすいつくか試したり、電源装置とLED電球で電気を通すか確かめたりしている。あっ、LEDには極性があることを話してなかった。ま、リード線の色をたよりにうまくいってるみたい。

 塩酸に入れると泡を出して溶けるか、も調べてみた。ただ、2日経過すると、乾固した粉末は吸湿していて、扱いにくい。しゃぁない、薬包紙のその部分を切り取って試験管に入れ、塩酸をそそいで確かめた。ちょっと段取りがまずかったかも。

 

「ぼっち実験」

 今日も一人で実験する子が2人。大変だね、重たい電源装置も運んでこなくてはならん。回路をつくって導電を確認するなんてけっこう高度な操作なんだがな。担任は、“こうやったら点くやろ、そしてここを切って通じるか確かめる” って、ダメ押しをしている。回路を組むのは分かっているようでもむずかしいのだ。

 

 こんな調子でやっていると、実験のスキルは高くなるだろうなぁ。中学校でもこれくらい実験をさせてくれると良いのだけど。

 


 


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塩酸に溶けた金属を乾固する <水溶液の性質>

書画カメラで実験方法

 前時に塩酸に溶かした鉄とアルミニウムの溶液を乾固して、金属かどうか調べるために乾固する実験。

 実験方法の説明は、前に集めると密になるので、書画カメラで説明。斜め前方から子どもたちがいつもみている視線の角度にカメラを設定した。

酸と金属の乾固

 三脚とアルコールランプと蒸発皿が25個あれば良いのだが、無理! なので、2種の液体を2回に分けて乾固する。焼かないようにとアルコールランプを使うので時間がかかる。

 その時間の間に、机間巡視しながら、薬包紙の折り方を伝授。

 おっと、薬包紙って、上皿天秤に敷く紙になってません?もともと、薬を包む紙なんですよ。その包み方の折り紙教室

 

 で、水分が蒸発すると、薬さじでこそげ落として、薬包紙に包んで、名前を書いておく。

薬包紙に包む

 出来上がりが、コレ。実はこちらが裏側。開けやすい方が表だ(と私は思う)。

 この粉末が金属の性質を持っているかどうかを、どうやって調べる?ってのが、次時。

アルコールランプの調整

 換気とエアコンのせいで炎が揺れて、ちと、時間がかかりすぎる。途中でランプの芯を引き出して少々炎を大きくして回った。

 メンテでそこまでは考えんかったなぁ。

三角架の引き出し

 片づけは時間が押したのでバタバタだった。でも、三角架やるつぼばさみはきちんと戻っている。ほかに片付けようがないしかけにしておいて正解!

 おかげでこちらは、こびりついている蒸発皿の再洗浄や、試験管の洗浄に集中できた。

 


 


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アルミ缶と業務用洗剤 <水溶液の性質>

洗剤とアルミ缶

 毎年のようにこの事故が起きている。近くでは2年ほど前に甲子園の電車内でも起きたが、これはペットボトルからこぼれた事故だ。「化学熱傷」と診断され約6か月の重傷で、過失致傷容疑で書類送検。業務用洗剤って怖い液体なんだワ。

 

 多いのは、勤務先の飲食店から、油汚れが落ちやすい業務用洗剤をもらって、スクリューキャップのアルミ缶に入れて持ち帰ったために起きる事故だ。

 

 事故って言ってるけど、「アルミ缶が爆発」って鉄道会社から連絡があるとどうなるでしょう。爆発物だからと消防署が、テロかも知れんと警察が、けが人がいると救急隊が駆けつけてくる大きな「事件」になってしまう。写真を入れてるのはそれがわかるように、だ。

 この業務用の油汚れ落としの洗剤は、間違いなく水酸化ナトリウムが数%入っている。それが、実験で見た通りアルミニウムと反応してしまうのだ。先にアルカリと金属の実験で使用したのは12%だが、それとさほど違わない水酸化ナトリウム水溶液なのだ。

 

 こんなの、泡と熱が出るって、小学生でもわかるやん、ナ、ってのを話しておく。実験の途中の、反応待ちの時間に向いた話。いきなり、NaOHとアルミが反応した後だから、納得できるんだワ。

 

 水酸化ナトリウムがアルミを溶かすし、溶かす時に出る泡は水素ガスだから、しっかりとフタを閉めていると「爆発」するって、小学生でもわかるやん。


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酸・アルカリと鉄・アルミの反応 <水溶液の性質>

 理科室には予備実験をした後が残っている。この酸・塩基と金属の反応は、時間のかかる組み合わせがあるので、予備実験をやっといてよ、って言っておいたのだ。

酸・塩基と金属の反応

 各2人班に、塩酸を2本、NaOHを2本の試験管を計4本配布した。それぞれ、3規定の濃度のを、駒込ピペットの安全球の下までの吸える最大量の3mlずつ。

 ピンセットを2本配布して、スチールウールとアルミ箔を2個ずつ配布。試験管への固形物の投入方法を指導してから、1人2回ずつ実践。ええわぁ、実験操作が濃い!。

酸・塩基と金属の反応

 新型コロナの対策としてディスタンスを取って席を決めているが、欠席の子がいるのか、1人で4本の試験管の面倒を見ている子が3人も居た。担任も、1人で大丈夫な子や、と静観。子どもらも、えぇ!1人ですんの、とは言わん。自分の方に向けて観察出来るのは、ぼっち実験ならではだからねぇ。

 観察しやすいようにと、試験管立てにはB6サイズの白紙をはさんでいる。

酸・塩基と金属の反応

 NaOHとアルミの反応は早い。ノートに書くのが追っつかないほど。泡が吹きあがり、湯気を立てる。“触ってみ” “あっつぅ”って。これは、水溶液をたくさん入れるとあふれる恐れと、しぶきが飛ぶ恐れがある。3mlで正解。

 続いてHClと鉄が反応を始める。この実験は危険なので机上を片づけて立ってやるもんだが、机のスペースが余っているので、見ながらノートが書ける。実験準備は倍の員数が必要なので、準備や分注をする私の手間は大変だが、この2人班ってぇのが理科室にとっての “新しい日常” なのかも知れん。

 

 10分ほどしたあたりから、HClとアルミの反応がやっと始まる。この組み合わせのために時間がかかるのだ。担任は、それまでの時間を使って“アルミ缶と業務用洗剤の事故”の話をしている。予備実験をしておいたからこそ出来るワザ。

 机間巡視を装って、各班のこの試験管をチャパチャパと振って回ったのだが。多分、アルミの表面の酸化アルミが反応を妨げているんじゃぁないかな。

酸・塩基と金属の反応実験の片付け

 実験後は、塩酸の方の試験管を集めて保管しておく。次の実験で乾固するのは5日先。それなら子どもたちが“臭い”と言う塩酸もガスが抜けて薄まっていることだろう。

 

 配布したガラス棒やピンセットは棚に戻せ、って言っておいたら、ちゃんと戻して並べてある。12個も使った配布用コンテナも然るべきところに戻っている。収納場所は、片づけやすいようにって工夫をしてきたからだ。

 この濃いNaOHの試験管は水洗いさせると危ないので、廃液をまとめただけで回収した。おかげでこっちは、保管する試験管と、洗うべきNaOHの試験管と、危険な廃液を集める方に注力できる。

 

「ぼっち実験」


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万能試験紙を使ってみる <水溶液の性質>

万能試験紙

 買って試していなかった万能試験紙。水溶液の準備が整っているので、予備実験。

 およそのpHを知るには使えそう。

 メーカーと用途によって、測定範囲と呈色は決まってはいないので、色を覚える必要は無いようだ。

 だから、変化が決まっているリトマス試験紙がテストに出せるんだよな。

 


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リトマス試験紙で水溶液を調べる <水溶液の性質>

リトマス試験紙で調べる

 ムラサキイモ抽出液で6色を呈した水溶液を仲間わけをしてみた。今日は、リトマス試験紙で水溶液の仲間わけの一つの側面を学習する実験。

リトマス試験紙で調べる

 コロナでディスタンスを取るために、2人班の12班編成にしている。4人掛けの机に2人なので、ノートと教科書を広げても机の上には余裕がある。

 

 欠席の子が2人いるらしく、班で1人ぼっちの子が2人いた。分散登校のときに一人ぼっちで実験をして慣れたせいか、何も言わずに1人でやってる。今までなら、"こっちへ移動して二人でやり" って言う所だが、先生の方も慣れた。ええやん、ボッチ実験で、こんな贅沢な実験環境は願っても無いんやから。

 

 左手には、リトマス試験紙の入っているレンズケース。右手にはピンセット。ノートに貼った表に試験紙を並べていって、セロハンテープで止める。この作業がけっこう時間がかかる。試験紙は体に悪いわけじゃぁないけど、手の脂やら、汗がついて反応したらヤだから、ピンセットを使う、と担任が説明するので、律義に守る子どもたちだから時間がかかる。

リトマス試験紙で調べるリトマス試験紙で調べる

 その後、ガラス棒で水溶液を1滴試験紙にのせて反応を見る。ガラス棒は、攪拌用の長いガラス棒では取り回しが悪いので、水滴をのせるために作ったプレパラート作成用の15cmの短い方。長い方も短い方も40本作っておいてよかった。

 水溶液を変えるたびに、水で洗って、ペーパータオルで拭く。水洗いの容器は給食時に回収してきたプリンカップ。これなら席を立たずに水洗いが出来る。

 水溶液は、2人と2人に分かれている2人班に3種ずつ配布して、途中で取り換えっこして6種の水溶液で実験。しかし、1人12枚も試験紙をノートに貼り付けるなんて、贅沢な実験だこと。

 表には「水酸化ナトリウム水溶液」って書くのが面倒なので「NaOH」って書かせることにした。横に「水ナト水」「水ナ水」なんて注釈を書いてるがそうは呼ばんのだなァ、苛性ソーダの方が良いかも。

リトマス台紙

 この後、「酸性、中性、アルカリ性」と習う。これは水溶液の性質として教えるべきことだ。教えるべきことと、考えさせるべきことを分けなくては、クイズやあてもんの理科になってしまう。なので、今日は「考察」にはこだわらない、「感想」を多く書いてくれる方が授業の発展性が生まれるのだから。

 2週間ほどしてテストする頃には、どっちだったっけ?ってなる子が居る(って思う)ので「青くなったら、アルける」って覚え方も教えておく。

リトマス台紙

 水溶液の配布は、実験用ガスボンベの廃品のキャップを使っている。試験管で配ったことがあったが、ガラス棒を放り込むもんで、“先生!滲み出してきた”って試験管の破損事故が起きた。ヤだよ、40倍希釈とは言え劇薬を使ってるのに。で、もっぱらボンベキャップ。

 2時間目のクラスの石灰水の反応が思わしくないのがあった。多分、ボンベキャップに2mLしか配っていないので、中休みの時間中に炭酸カルシウム水になっちゃったのかも?

 

「ぼっち実験」


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炭酸水から二酸化炭素を取り出す装置が足りん <水溶液の性質>

炭酸水からCO2を取り出す

 PETボトルサイズのゴム栓とチューブの数を確かめたら、11個だった。10班分と教師用の11だったみたい。コロナ対応で主に2人班の12班編成にしているので、1つ足りん。

 早速、ゴム栓に穴をあけ、ポリチューブを炙ってまげてゴム栓にさし、水に沈むようにガラス管も曲げて先にゴムクッションを取り付けた。すでにある器具の不足分を作るのだったら速い。でもな、教師用というか、予備にもう1個作っておかないと、取り換える必要が出た時に困る。

炭酸水からCO2を取り出す

 さて、炭酸水は空のPETボトルがたくさんあるので、1本を半分に分けて使うことにしよう。せっかくの2人班なのだから、1人1度は水上置換をさせたい。燃えているろうそくを入れる集気びん1つと、線香と石灰水を入れる試験管だから、炭酸水は半分で足りるだろう。

 

 あんまりやっている例を見ないが、ウチではPETボトルに、半分に折った割り箸を数本入れて、チャパチャパとゆらしてCO2を取り出している。湯で温めたり、直火で温めたりするより手間がかからんので気に入っている。

 今年は、2人班でやるので、遊んでる暇はないはず。水上置換もうまくなることだろう。

 

「炭酸水から…」


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最終更新日: 2020/09/21

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