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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

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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
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