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ダイヤモンドから黒色の固体として炭素を取り出す実験教材


目的:
ダイヤモンドが炭素でできていることを実感することができる。
物質をつくる成分への興味関心を高めることができる。

対象:
中学校 第1~3学年

カテゴリー:
化学

材料:
メレダイヤモンド(直径1.5mm 程度のもの)
石英ガラス製丸底フラスコ(50mL)
ポリ袋(ヘイコーポリ袋№ 3,80mm × 150mm)
ストロー(φ6 mm)
実験用気体酸素(ナリカ,5.0L,95%)
1 つ穴ゴム栓
ポリ袋(ヘイコーポリ袋№ 1,70mm × 100mm)
ガラス管(外径6mm、内径4mm,50mm)
トーチバーナー(IWATANI,CB-TC-BX)
軍手

点火装置:
マグネシウムリボン
ドライヤー(TESCOM ,SU-13,1200W)
プラグと導線のセット(Fig.6で示したもの)
スタンド
10 %塩酸
1 つ穴ゴム栓
ガラス管(外径6mm,内径4mm,長さ50mm)
銅線(φ1 mm × 100mm)3本
ニクロム線(コイル状,定格600W,φ 0.7mm,10mm)
重ね合わせ接続子(オーム電機,DZ-P-2/Z(20),外径4.0mm,内径2.4mm)2個
ポリ袋(ヘイコーポリ袋№1,70mm × 100mm)

方法:
■ダイヤモンドの燃焼

①ダイヤモンドをフラスコに入れる。
②酸素を注入し、フラスコの中を酸素で満たす。
③先端にポリ袋(70mm×100mm)をとりつけたガラス管を1つ穴ゴム栓に通し、フラスコの口に装着する。(このポリ袋は熱膨張をした場合のバッファーとしてとりつけている。)
④軍手をした手で丸底フラスコの口付近を持ち、Fig.2のように横に寝かせた状態でダイヤモンドを集中的に強熱する。
⑤1,2分でダイヤモンドが赤熱し、十数秒するとFig.3のようにダイヤモンドに点火して燃焼を始める。ダイヤモンドの燃焼が始まったら、丸底フラスコを炎の中に入れたまま、酸素と触れやすくするために、Fig.4のようにダイヤモンドをフラスコ内で転がしながら加熱を続ける。
⑥十分にダイヤモンドを燃焼させたフラスコを火からはなし、フラスコ内を観察すると、ダイヤモンドのすがたが見えなくなっていることが確認できる。

■マグネシウム、酸化マグネシウムの溶解
①生成物をフラスコにもどし、フラスコ内に10 %塩酸約20mL を入れて、軽く振り混ぜながら生成物をとかす。
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
MgO + 2HCl → MgCl2 + H2O
Fig.9のように、炭素のみが黒い固体として水溶液中に残り、炭素が生成したことを確認することができる。

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Fig.1



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Fig.2


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Fig.3


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Fig.4


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Fig.5


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Fig.6


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Fig.7


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Fig.8


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Fig.9



 

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