身近な科学 |
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よく聞かれる質問 |
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中学2年生が持つ思考力で深く学ぶ |
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自然界に最も多い「水素」が「酸素」と反応し「水」ができる。この水は生命にも深く関係している。 |
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ここでは、「水に電気が流れると気体が発生」する。このことを深く調べてみましょう。 |
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化学変化と原子分子 |
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〇 電気による分解 ⇔ |
大きなテーマ |
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水の電気分解から化学変化を学びます。 |
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〇 発生する気体「水素と酸素」の体積比から学習を深める |
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電気分解からもとの物質を知る |
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〇 発生する「水素と酸素」の質量比から原子を知る |
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実験 |
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学習するときは、「粒子概念」や「素粒子概念」を得るような学習のし方をするとよくわかります。 |
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水がどんな成分からできているか調べる |
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教科書 大日本図書から |
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水を電気分解装置に入れる。 |
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水に電流を流す |
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(別の世界観:宇宙に多い水素) |
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電気には何極と何極がありますか。 |
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電流を流し発生した気体を調べる |
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「 + 極 」 と 「 ー極 」 |
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〇 +局から発生した気体(物質A)(気体を集め線香の火を近づける) |
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〇 ー局から発生した気体(物質B) |
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水に直流電流を流すと+極から気体が発生しました。この気体に線香の火を近づけると |
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(気体を試験管に集め マッチの火を近づける) |
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よく燃えました。この気体は何ですか。 |
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酸素 |
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結果 |
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物質Aは、線香の火を大きくしよく燃やす。 |
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水に直流電流を流すとー極から気体が発生しました。この気体にマッチの火を近づけると |
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物質Bは、爆発し、水ができた。 |
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爆発して燃えました。この気体は何ですか。 |
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水素 |
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水は、物質A(酸素)と物質B(水素)に分解される。 |
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水の電気分解 |
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〇 発生する水素と酸素の体積比 |
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「学び合い」 @ 学習後「AIに残すことば」 要旨 を各自記録する。 |
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水素 : 酸素 = 2 : 1 = |
: |
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AIに残すことば:水を電気分解すると酸素と水素に分かれる。 |
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電気分解では、「水素が2体積」、「酸素が1体積」の割合で気体が出てきます。 |
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原子・分子の考えで水の電気分解を表すと「水:H2O」「水素:H2」「酸素:O2」ですから、化学反応式は次の通りです。 |
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検索項目 |
水の電気分解 |
酸素 |
水素 |
水 |
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2H2O → 2H2 + O2 |
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この式から、分解では水素分子2個と酸素分子1個ができることになります。そして、体積比は、水素:酸素=2:1 |
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他に考えられる検索項目 |
水素原子 |
酸素原子 |
水の分子 |
原子のでき方 |
ビックバーン |
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このことから、「分子の数が多いと体積が大きい」ということになります。(アボガドロの分子説) |
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超新星爆発 |
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※ 関連した検索項目を考え、自然界を深く考え、知る。 |
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〇 発生する水素と酸素の質量比 |
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水素 : 酸素 = 1 : 8 |
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水素の方が酸素よりずっと軽い(1/8) |
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「AIに残す言葉」から「検索項目」(関連)を考えることで深く学び |
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電気分解で発生する水素は、「2体積」なのに「1体積」の酸素よりずっと軽い(1/8) |
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考える学習へつなげよう |
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水素と酸素をそれぞれ1体積としてその原子量を比較すると |
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水素 : 酸素 = (1/2) : 8 = 1 : 16 |
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「学び合い」 A 一覧 に同じ文章が書かれていないか調べる |
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水素の原子量を「 1 」とすると酸素の原子量は「 16 」となります。 |
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検索項目 |
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内 容 |
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水 |
水は、塩化コバルト氏を赤くする |
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※ 科学の学習では、炭素の原子量を「 12 」としていろいろな原子量を比較しています。 |
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水の電気分解 |
水の電気分解で発生する水素と酸素の体積比は2:1 @ |
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原子名 |
水素 H |
ヘリウムHe |
リチウムLi |
ベリリウムBe |
ホウ素 B |
炭素 C |
窒素 N |
酸素 O |
フッ素 F |
ネオン Ne |
・・・・・・ |
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原子量 |
1 |
4 |
7 |
9 |
11 |
12 |
14 |
16 |
19 |
20 |
・・・・・・ |
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一覧(分子、原子) |
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原子番号 |
1 |
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6 |
7 |
8 |
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・・・・・・ |
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化学反応式や原子量を知ることで、「効率よく化学変化」を起こし、「薬品」をはじめ生活に「役立つ物品」をつくっています。 |
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水素 : 水素は宇宙で、最初にできた物質で、宇宙に最も多く存在する(原子番号1) |
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酸素 : 物質は超新星爆発で核融合しでき、酸素もそのひとつの物質(原子番号8)です |
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水 : 水は、水素と酸素が化合してできた物質(化合物) |
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原子・分子を「粒子」として見てきました。「粒子概念」 |
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物質は、超新星爆発ででき、水素や酸素もその時にできた。その粒子を構成するのは「素粒子」です。「素粒子概念」 |
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※ 分子・原子を粒子といいましたが(粒子概念)、この粒子をつくるさらに細かい粒子を「素粒子」といいます。 |
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イオンの考えで水の電気分解を説明する |
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陰極では、水の4分子に電子が入り、2H2と4OH−ができる。 |
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陽極では、4OHーがO2と2H2Oができる。 |
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