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基礎化学実験1実験準備シート 基礎化学実験課題1A ．金属
基礎化学実験１実験準備シート 年 月 日 氏名（ 基礎化学実験 課題１Ａ ．金属のイオン化傾向と電池の基礎 目的: 【実験課題２】金属板表面の状態観察 (1) Zn(金属) 2H+(イオン水溶液） ↓ となることを実証 Zn2+(イオン水溶液） H2(気体) (2) Fe(金属) Cu2+(イオン水溶液） ↓ ・ ・ となることを観察 ・ Fe2+(イオン水溶液） Cu(金属) ・ 金属とは ・事実： ・考察： 特徴 ： 最外殻電子が自由電子であることに起因する この自由電子を引きはがすと陽イオンとなり金 属性を失う。 【実験課題1】塩酸水溶液中で の亜鉛，銅の溶解試験 【実験課題4】 金属間の電位差測定 材料： ・ 材料： ・ 手順： ・ ・事実： ・ ・考察： ・ ・ 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm ） 基礎化学実験１実験準備シート 年 月 日 氏名（ ） 課題 1B 電池の作製と観察 目的： 最外殻の電子の外れやすさ，イオン化 傾向の違いを利用して， ・10分経過後の電極質量の変化を理論計算だけ から予測してみる。 ・ データ: 原子量は CU=64 Zn = 65 , ・ 他の手掛かりは巻末資料，実験機材を丹念に。 ・ 【実験課題1】 ボルタ電池の作製と観察 ・材料： ・ 【実験課題3】 鉛蓄電池の作製と観察 希硫酸水溶液に、2 枚の鉛板を入れ， 0.5Aで10 分間充電する。 ・ ・ ・プロペラ停止に至ったら， ・ 【実験課題2】 ダニエル電池の作製と観察 ・材料： ・チャレンジ設問： 前記課題と異な り、なぜモータープロペラから豆電球 に変えたのだろうか？ ・ ・ ・ 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験２実験準備シート 年 月 日 氏名（ ） 課題 1B 色素増感型太陽電池の製作 【実験成功のポイント2】 目的： 酸化チタンは光活性物質。 電池内部の電気ショート防止 光エネルギーで............................. をはじき飛ばし，自由になった電子が 元に戻る際の電気エネルギーを得る。 ・セロテープは水に弱い → ....................を使用 ヨード液が浸入しないように，.....................。 【実験成功のポイント1】 ・陰極陽極の電気的絶縁 ..........が導電面に接触 材料が不良でないか？ しないように .................を貼り，酸化チタン膜以 外の箇所を............................で絶縁。 最高起電力 0.4V以上 成功 （ハロゲンランプ） 0.1V以下 NG はじめに ・ステンレスがヨード液に接触し，陽イオンにさせな いため → ...................... ・導電プラスチックの.................をチェック 【実験成功のポイント2】 酸化チタン膜の厚さ 酸化チタン膜は電気を....................... 絶縁テープ ・酸化チタン膜に電解質水の浸入 → ...........................................適度な厚さ， テキストにとらわれず3回厚塗りにもチャレンジ 透けて見えない程度にも。 ・厚塗りしすぎると，乾いた際に..................... → ひび割れしない適度な薄さ 導電プラスチックの絶縁 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験１実験準備シート 課題２A 年 月 日 氏名（ ） 有機ガラスの合成と観察 高分子とは ・PMMAプラスチックとは ・低分子は： 臭わないとは ・高分子は： 低分子なブドウ糖， 3.2 プラスチックの分離 PMMAとメタノール 高分子なデンプン，セルロース 反応溶液に含まれる分子 ・ブドウ糖は： メタノールに溶けるもの： ・ ・デンプン，グリコーゲンは： ・ ・ 加熱すれば： メタノールに溶けないもの： 消化とは： ・ ・セルロースは： 3.1 プラスチックの合成 反応溶液をメタノールに滴下していく と 有機ガラスPMMAとは リザルトシート 感想？ ・MMAモノマーとは： ・推理、考察のこと 臭うとは： 「上記の実験結果はなぜそのようになっ たのか？説明しなさいという意味」 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験１実験準備シート 課題２B 年 月 日 氏名（ ） ポリスチレンの分離とリサイクル プラスチックのリサイクル 目的： (1) (2) ・ポリスチレンPSを テトラヒドロフランTHFに溶解し，溶液となる。 ・PS 対 THF → ・THF 対 水 → プラスチックの分類 ・PS 対 水 → ※ 密度比較： 溶液を水に浸ける： 水分子は： → 顕微鏡の使い方 10%塩化ナトリウム水溶液とは： ・スライドガラス： 水に浮くもの◎ 沈むもの△ ・焦点あわせは： 食塩水に浮くもの○ 沈むもの× を付ける ・観察できる像は： △○のプラスチックは： 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験１実験準備シート 年 月 日 氏名（ ） 基礎化学実験 課題１Ａ ．金属のイオン化傾向と電池の基礎 目的: (1) Zn(金属) 2H+(イオン水溶液） ↓ 【実験課題２】金属板表面の状態観察 となることを実証 Zn2+(イオン水溶液） H2(気体) (2) Fe(金属) Cu2+(イオン水溶液） ・イオン化傾向 鉄＞銅 ・鉄がイオンとなって溶け出す ・銅イオンが析出し金属銅メッキとなる。 ↓ となることを観察 Fe2+(イオン水溶液） Cu(金属) ・重い銅の方が最外殻電子を強く引きつけ るからである。［周期表］ ・事実：鉄表面の色が銅色に変化した。 金属とは ・考察：鉄と銅が入れ替わったと考えられる。 特徴 ： 電導性，光反射性，延性， 高密度，高強度 最外殻電子が自由電子であることに 起因する 自由電子を引きはがすと陽イオンと なり金属性を失う。 【実験課題1】塩酸水溶液中で の亜鉛，銅の溶解試験 材料： 亜鉛金属板 銅金属板 塩酸 材料：亜鉛、マグネシウム(軽い)、銅 硝酸 ナトリウム水溶液 ・金属間の電位差を計測する。 ・電子を離しやすい＝イオン化傾向の大きい 金属が残留した自由電子でマイナス電位と なる。 ・事実：電子を離しやすい順は （Mg,Zn，Cu)であった。 手順： ・金属板の質量減少の証拠。 【実験課題4】 金属間の電位差測定 正確さ＝乾燥 ・（平均値±誤差） 誤差＝標準偏差の2倍とする と95%の確率で当たる。巻末資料 ・考察：イオン化傾向の大きさは周期表右側 の最外殻電子の（少ない側），上側の軽い （電子数の少ない）順と関係するように見え る ・亜鉛では 溶出前後の値の差が 誤差を上回っ たので95%信頼度で 質量減少した，と言える ・銅では質量変化しなかったと言える 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験１実験準備シート 年 月 日 氏名（ ） 課題 1B 電池の作製と観察 目的： 最外殻の電子の外れやすさ，イオン化 傾向の違いを利用して， ・10分経過後の電極質量の変化を理論計算から 予測してみる。 ・起電力を発生させる(ボルタの電池) データ: 原子量は CU=64 Zn = 65 , ・問題を解決して実用的な電池を作製 他の手掛かりは巻末資料，実験機材を丹念に。 ・充電可能な自動車バッテリーを作製 【実験課題1】 ボルタ電池の作製と観察 【実験課題3】 鉛蓄電池の作製と観察 ・材料：Zn板 Cu板 硫酸 ・反応前後の電極板の質量変化を測定する。 希硫酸水溶液に2 枚の鉛板を入れ， 0.5Aで10 分間充電する。 ・モータープロペラを接続した銅板と亜鉛板を ・硫酸溶液に入れ，電圧変化を測定する。 ・プロペラ停止に至ったら，電極を揺らす。その変 化から停止に至った原因を推理してみる。 ・充電時の電圧電流は直流電源の 表示を記録。 ・豆電球で放電させ、同時に電圧計 で電圧の変化を記録する。 【実験課題2】 ダニエル電池の作製と観察 ・材料：Zn板 ZnSO4 CuSO4 Cu板 ・反応前後の電極板の質量変化を測定する。 ・ガラス槽に硫酸亜鉛水溶液を、素焼き筒には硫 酸銅水溶液を入れる。 ・モータープロペラを接続し，銅板は硫酸銅水溶 液に、亜鉛板は希硫酸亜鉛水溶液中に浸し電圧 測定する。 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験２実験準備シート 年 月 日 氏名（ ） 課題 1B 色素増感型太陽電池の製作 目的： 【実験成功のポイント2】 酸化チタンは光活性物質。 光エネルギーで原子の最外殻の電子 をはじき飛ばし，自由になった電子が 元に戻る際の電気エネルギーを得る。 ・セロテープは水に弱い → テフロンテープ使用 ヨード液が浸入しないように，指でならす。 【実験成功のポイント1】 材料が不良でないか？ 最高起電力 電池内部の電気ショート防止 ・陰極陽極の電気的絶縁 ヨード液が導電面に接 触しないように テープで窓枠を貼り，酸化チタン 膜以外の箇所をテフロンテープで絶縁。 0.4V以上 成功 （ハロゲンランプ） 0.1V以下 NG ・ステンレスがヨード液に接触し，陽イオンにさせ ないため → 導電カーボンを塗る。 はじめに ・導電プラスチック全面のチェック 【実験成功のポイント2】 酸化チタン膜の厚さ 絶縁テープ 酸化チタン膜は電気を通さない ・酸化チタン膜にヨード電解質水の浸入 → ヨード液が導電面に浸入しない厚さ， 3回厚塗りにもチャレンジ 透けて見えない程度にも。 ・厚塗りしすぎると，乾いた際にひび割れ → ヨード液が導電面に浸入。割れない薄さ 導電プラスチックの絶縁 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験１実験準備シート 課題２A 年 月 日 氏名（ ） 有機ガラスの合成と観察 ・PMMAプラスチック：高分子で，加 熱すれば溶融するが蒸発せず 高分子とは 常温では 固形で吸収されず ・低分子は： 分子間力が小さい 粘性（小さい）揮発性（あり，乾く） ・臭わない： 生体に吸収されず無害 である 歯科材料 ・高分子は： 分子間力が大きい ・0.7ｇ秤量とは 0.7±0.05gのこと 粘性（大）揮発性（無し，固形物） ・トルエン沸点110℃。それ以上には ならない 3.2 プラスチックの分離 PMMAとメタノール 低分子なブドウ糖， 高分子なデンプン，セルロース 反応溶液に含まれる分子 メタノールに溶けるもの： ・ブドウ糖は： 低分子で水に溶け体内に吸収さ れる。 ・デンプン，グリコーゲンは： 高分子で水に溶け ず，吸収もされない。 ・MMAモノマー ・トルエン ・過酸化ベンゾイル 加熱すれば： 粘性を持つ糊になる メタノールに溶けないもの： 消化とは： 酵素の働きで高分子を水に溶けやす い低分子に分解する化学反応である ・セルロースは： 分解されにくい（高分子)で，構 造物として適している。 3.1 プラスチックの合成 ・PMMA 反応溶液をメタノールに滴下。分子量の 大きい高分子ほど早く沈殿，析出 → 液体と沈殿した固体をろ過し分離 リザルトシート 感想？ 有機ガラスPMMAとは ・推理、考察のこと ・MMAモノマーとは： 低分子で揮発 性がある。 「上記の実験結果はなぜそのようになっ たのか？説明しなさいという意味」 臭うとは： 生体に吸収され，有害で ある 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 基礎化学実験１実験準備シート 課題２B 年 月 日 氏名（ ） ポリスチレンの分離とリサイクル プラスチックのリサイクル 目的： (1)密度の違いでブラスチックを分別 (2)ポリスチレンの薄膜を作製し，顕 微鏡観察 ・ポリスチレンPSを テトラヒドロフランTHFに溶解し，溶液となる。 ・PS 対 THF 相溶性あり ・THF 対 水 ・PS 対 水 プラスチックの分類 相溶性あり 溶けない ※ ＴＨＦ は水に溶ける。ＰＳは溶けない 密度比較 溶液を水に浸ける ポリプロピレン(PP) 0.90 水分子は水素結合で引力が極めて強い ポリエチレン(PE) 0.94 → PSだけが水分子に排斥され部分的 に凝集 ポリスチレン(PS) 1.04 ポリエチレンテレフタラート(PET)1.36 顕微鏡の使い方 10%塩化ナトリウム水溶液とは： 容積が 増えない仮定値密度 1.1 (実測値1.07) 水に浮くもの，食塩水に浮くものはどれ か？ ・スライドガラス： 光が透過できるように極 めて薄い検体を作製する必要がある。 ・焦点あわせは： スライドガラス破損を避 け，対物レンズを離す上側方向で。 ・観察できる像は： プラスチックと空気の境 目。屈折率の違い。 ・観察倍率を記録 講義資料ダウンロード： http://sound.jp/saim/index.htm 【プラスチックの作製と観察手順 3.2-9 ～】 3.2 の実験において2 種類のプラスチックの作製と観察 手順が混乱しやすく、作業ミスが多かったため、以下にま とめたフローチャートを示す。 Start 3.2-9 の操作 1 枚目 2 枚目 3.2-10 の溶液へ ドライヤーの温風で 加熱 3 min 程度 風乾 3.2-10 の溶液へ 1-2 min 程度 純水へ浸漬 キムタオル上で ドライヤーの温風乾燥 匂いで判断 顕微鏡による観察 顕微鏡による観察 End End 確認ノート 確認シート 実験準備シート