対象等
高校
目的
・ マグネシウムと塩酸を反応させ、計算で求めた体積の水素が発生することを確認する
準備
マグネシウムリボン,6.0(mol/L) 塩酸HCl,メチルオレンジ、20 mL メスシリンダー,ゴム栓,水槽,ピペット、木綿糸,洗びん、チャッカマン
実験場所
化学実験室
方法
(1)マグネシウムMgと塩酸HClが反応して,塩化マグネシウムMgCl2と水素H2ができる化学反応式を書いてください。
(2)捕集する水素の体積を13〜18mLの範囲で、班で決めてください。
(3)自分達で決めた体積の水素を集めるのに必要なMgの量を計算します。水素1mol は0℃,1atmなら22.4L ですが,温度によって膨張しますので、その分も計算に含めます。
(4)(1)の反応式の係数から,Mgが1molあるとき発生する水素は( )mL発生することが分かりますので、(2)で決めた体積を発生させるために必要なMgの物質量(mol数)を求めます。
(5)次に,このMg(原子量 Mg=24.3)の質量が何gに相当するか。有効数字3桁で求めます。
(6)マグネシウムリボン10(cm)の質量は( )gです。(5)で求めた質量が何(cm)になるか計算します。
(7)(6)で求めた質量のマグネシウムリボンを正確に切り取り,長さ15 cmくらいの木綿糸の一端にしばりつけます。
(8)水槽にほぼ一杯まで水を入れます。
(9) 20 (mL) メスシリンダーに6.0 (mol/L)の 塩酸を5(mL)入れ,メチルオレンジを2〜3滴加えて振り混ぜます。メチルオレンジは酸性で赤くなります。
(10)次に塩酸の上に洗びんを使って静かに水を注ぎ,メスシリンダーを満たします。このときできるだけ塩酸と水が混ざらないように注意します。(メスシリンダーの水溶液の上の部分が無色〜薄い赤色ならよい。)
(11)メスシリンダー内に(7)のマグネシウムを入れ,ゴム栓(大)を軽くして(このとき水があふれてよい),すばやく水槽の水の中にメスシリンダーを倒立させます。
(12)しだいに塩酸(赤色の部分)が下がってきて、マグネシウムと反応を始めます。マグネシウムがなくなり,気体の発生が終わったら,内外の水面を一致させてから気体の体積を正確に記録します。自分たちが決めた体積の値と一致すれば成功です。
(13)逆さまの状態のメスシリンダーをそのまま空気中に取り出し、ゴム栓をして机の上に立てます。チャッカマンに火をつけメスシリンダーの管口に近づけてから、ゴム栓をはずします
実験場の注意点
・ 進学校で行った実験です。化学反応式が書けない、モルの計算ができない場合は、実施は難しいです
・ 塩酸に水を加えるときは、出来るだけ静かに
・ Mgを入れてから水槽に立てるまでは出来る限り素早く
結果
・ ±0.5mLぐらいの誤差になります
考察、応用
・ 誤差の原因で一番大きいものを考えさせます。(Mgリボンの切り方が一番影響が大きいと思います)
生徒さんへ
・ モルの計算方法を把握してください
・ この実験の誤差はかなり少ないです。マグネシウムリボンを切る長さが大きな誤差の原因です