２００４年７月２２日（木）　04ko1proof-05　課題実験２

今日は課題実験の続きです。４つの課題がありましたね。自分たちの課題を覚えていますか。念のために，どのような課題であったか確認しておきましょう。

課題Ｉ　フラスコ内の空気の質量は，容器全体の質量に影響しないだろうか？ 空気の質量をはかるには，どのようにすればよいだろうか？ 課題ＩＩ　水１滴の質量や体積はいくらだろうか？ どのようにすれば，水１滴の質量や体積を正確に調べることができるだろうか？ 課題ＩＩＩ 水５０cm３にアルコール５０cm３を混ぜると，混合物の体積はいくらになるだろうか？ アルコールの種類や割合を変えると，どうなるだろうか？ 課題ＩＶ　卵の殻には，どの程度炭酸カルシウムが含まれているのだろうか？ 炭酸カルシウムの割合を知るには，どのようにすればよいだろうか？

各班が選んだ課題は，次の通りです。 １班→ 課題ＩＩＩ 水５０cm３にアルコール５０cm３を混ぜると，混合物の体積はいくらになるだろうか？ アルコールの種類や割合を変えると，どうなるだろうか？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ２班，４班，５班→ 課題Ｉ　フラスコ内の空気の質量は，容器全体の質量に影響しないだろうか？ 空気の質量をはかるには，どのようにすればよいだろうか？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ３班→ 課題ＩＶ　卵の殻には，どの程度炭酸カルシウムが含まれているのだろうか？ 炭酸カルシウムの割合を知るには，どのようにすればよいだろうか？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　各班に与えるヒントは，次の通りです。

＜ヒント＞ １班→活栓付きメスシリンダー（１０ｃｍ３）を使う。 ２班，４班，５班→ナス型フラスコを使い，中の空気をアスピレーターか真空ポンプで抜く。または，水を加熱して空気を追い出す。 ３班→発生した二酸化炭素に注目する必要はない。塩酸に溶ける殻の質量に注目する。

実験結果を予想しましょう。 課題ＩＩＩ 水５０cm３にアルコール５０cm３を混ぜると，混合物の体積はいくらになるだろうか？ 　エタノールの場合，エタノール１分子に，水が３分子水素結合します。エタノールの密度は０．７９ｇ/ｃｍ３，水への溶解は無限大です。エタノールのモル質量は４６ｇ/mol，したがって，５０ｃｍ３のエタノールの物質量は０．８６molです。０．８６molと水素結合する水は２．５８molで，水のモル質量を１８ｇ/mol，密度を１．０ｇ/ｃｍ３とすると，約４６ｃｍ３です。すなわち，エタノール５０ｃｍ３に水４６ｃｍ３を混ぜると，体積が最小になるはずです。 課題Ｉ　フラスコ内の空気の質量は，容器全体の質量に影響しないだろうか？ 　空気の密度は，１気圧，３０℃で１．１６５×１０−３ｇ/ｃｍ３です。すなわち１ｌで１．１６５ｇということになります。２０℃では１．２０５×１０−３ｇ/ｃｍ３，１０℃では１．２４７ｇ/ｃｍ３です。 課題ＩＶ　卵の殻には，どの程度炭酸カルシウムが含まれているのだろうか？ 　ある論文（長谷川　正，安間　貴，山崎　裕子，探究活動における実験の正確性，化学と教育，ｐ．１９３，２００３年５１巻３号）では，赤卵殻中のＨＣｌ可溶部は，乳鉢を用いて細かく粉砕した場合，８１〜９６％であるとなっています。

＜結果の予想＞　 １班→エタノール：水＝５０：４６のときが体積が最小 ２班，４班，５班→気温３０℃，ナス型フラスコの容積が４１５ｃｍ３であれば，０．４８ｇの質量が減少 ３班→１．０ｇの卵の殻を十分な塩酸に溶かすと，０．５〜２．０ｇ程度の不溶部が残る

どうでしたか。予想通りの結果になったでしょうか。ちなみに容積４１５ｃｍ３のナス型フラスコをアスピレーターで５分間吸引したところ，質量が０．４４ｇ減少しました。また，真空ポンプで５分間吸引したところ，質量が０．４８ｇ減少しました。真空ポンプで吸引すると，先ほどの予想と一致します。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　次回の授業は，８月２５日（水）で，内容は研究発表会です。　　 次回までに，各班毎に発表レジュメを作成してください。レジュメの提出日は，８月２３日（月）とします。印刷した後，冊子にしたいので，必ず提出日を守ってください。また，各自のレポートは８月２５日（水）とします。