UA-119493607-1 電気でホットケーキを焼く | らくらく理科教室
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電気でパンケーキを焼く

「実験概要」ホットケーキミックスには電解質が含まれています。電気を通じて発生する熱によって生地が膨らんできますが、次第に電気が通らなくなり、ほっといてもスイッチが切れるというしくみを紹介。

「学習項目」イオンからなる物質 電解質 炭酸水素ナトリウム 熱分解

「参考画像」

「注 意」

1.感電に注意!電源を入れた後は、決して手を触れないこと。また、牛乳パックを転倒させてしまった場合でも、あわてて手を出さないこと。

2.あくまで実験なので、食することはあまり推奨しません。

「動 画」 「解 説」

1.イオンが電気を導く:イオン結晶は、正負のイオンが電荷を中和するように規則正しく並んで構成され、結合はかなり強く、イオンの動きが抑制されているので、電気を導きません。しかし、水のような極性を持つ溶媒に溶解すると、イオンが自由に動き回るようになるので電気を導くようになります。材料のホットケーキミックスには、NH4+、Cl、Al3+などが含まれています。通電によって電気エネルギーにより熱が生じ、含まれている炭酸水素ナトリウムが熱分解を起こし、発生する気体により生地が膨らむのです。

2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

 しかし、この実験の面白いところは、熱によって次第に水分が失われ、次第に電気が流れにくくなることにあります。ほっといても、焼きあがりと同時に、うまい具合にスイッチが切れてくれるというわけです。イオンが動けなくなると電気が通りにくくなるということが、実によく理解できるのです。

2.電気でパンを焼く:ホットケーキを電力で焼き上げるためには、大きなエネルギーが必要です。発生する水蒸気だけに注目しても、水を沸騰直前まで加熱し、さらに蒸発させるための熱が必要です。水が蒸発する際の熱化学方程式は次の通りで、100〔℃〕の水18〔g〕を蒸発させるだけでも、41〔kJ〕ものエネルギーが必要であることがわかります。          H2O(液) = H2O(気) -41kJ

「確認演習」
1. ホットケーキのミックス粉には、イオン性の物質がたくさん含まれている。(画像参考)この物質について答えなさい。ただし、ミックス粉50gは水に溶かして100mLの溶液にしたと考え、水溶液は完全なもので、イオン性の物質は100%イオン化し、全ての化学反応は100%起こったと考える。
(1) ミックス粉には、イオン性の物質がたくさん含まれている。これらの物質の一般的な特徴を述べた文を完成させなさい。
「一般に融点や沸点が(     )く、(    )く割れやすい。結晶では電気が通らないが、水に溶けて、(    )となり、(    )を導くものが多い。
(2) ミックス粉の4.00%に炭酸水素ナトリウムが含まれていたとして答えなさい。
a. ミックス粉の溶液に含まれている、炭酸水素ナトリウムの物質量とモル濃度を求めなさい。(C=n/V)
b. 炭酸水素ナトリウムが熱分解する際の反応式を書きなさい。
c. 生成する二酸化炭素の体積V(標準状態)を求めなさい。
2. この装置では放置しておいても勝手に焼き上がり、電気のスイッチを切る必要がないという。これはどのように考えたらよいか、その理由を述べなさい。


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