基本操作：火の取り扱い～硝酸カリウムを用いて

□ちょっと火が大きくなり過ぎてしまいました

「欠席者用：参考資料」

No.1

「表　題」

基本操作(加熱・溶解・燃焼など)の確認のための実験＿硝酸カリウムを付着させた紙の燃焼の観察

「目　的」

硝酸カリウムを水に溶解させ、水溶液を紙に塗り付けた部分の燃焼の様子を観察する。

「概　説」

• 燃焼が起こる条件：一般に、物が燃えるには燃えるもの(物質)、一定の温度、一定濃度の酸素が必要である。特に酸素の濃度については、通常の空気中での燃焼反応は、酸素濃度が約[　20　　]%という条件下で起こる。反応に関わる[　粒子　]数が一定数確保されないと反応は継続しない。また、反応時の[　温度　]や触媒の存在も反応速度を決める要素である。
• 硝酸カリウムの熱分解：反応によって発生した酸素が反応に関わることで紙の燃焼を促進する働きを果たす。酸素濃度が高いとそれだけ燃焼の化学反応に関わる粒子数が増大し、温度が高くなると[　熱　]運動が活発になり粒子の衝突回数が増大するのと同様の効果がもたらされる。なお、この実験については硝酸カリウムのカリウム自体が反応を促進する触媒の役割も果たしている。

「準　備」

濡れ雑巾　薬包紙　硝酸カリウムKNO₃ 0.5 g　電子天秤　洗びん　ガスバーナー　マッチ　試験管バサミ　筆　更紙　線香

「操　作」

• 実験台の隅に濡れ雑巾を準備しておく。
• 電子天秤(各班)を用いて、薬包紙に硝酸カリウムKNO₃(30 mLビーカー) 0.50 g秤量する。
• 硝酸カリウムを試験管に移す。 　→　薬包紙廃棄
• 洗びんで水約2 mL(メモリ付小試験管使用)の水をとり、試験管に加える。
• 試験管を試験管ばさみで保持し、ガスバーナー(ブンゼン型：カチット)で加熱(弱火)溶解させる。　→　マッチで点火
• 試験管の内容物を50 mLビーカーに移し変える。　→　ガスバーナーの炎はそのまま維持
• 硝酸カリウム水溶液を筆に湿らせて、更紙に付着させる。文字や記号を描くとよい。
• ガスバーナーの炎で紙全体をあぶって少し乾かす。
• 同様の作業を数回繰り返し、硝酸カリウムが文字や記号の上にたくさん付着した状態にする。最後の仕上げでは、更紙を完全に乾燥させる。
• 線香に火をつけて、更紙の文字部分に押し付ける。燃焼が継続したらそのまま更紙を保持して観察する。

「工夫や注意点・片付け等」

• 紙に引火して燃え上がってしまったら、濡れ雑巾をかぶせるなとして消火する。
• 更紙や線香は水道水で濡らし、火が完全に消えていることを確認してから燃えるゴミとして廃棄する。
• 使用した器具の洗浄と乾燥：使用ガラス器具は、少量の洗剤をつけブラシ等を用いて洗浄する。洗浄後は、保管容器内に逆さにしておく。
• 流しを大きなブラシで洗浄し、燃えかすや固形物が残っていないことを確認する。

[メモ]

「観察・結果」

• 薬包紙の折り方

・くぼみ

・先端：注ぎ入れやすい

• 電子天秤の便利な使い方

[メモ]

・単位g　×オンス

・容器容量(風袋)の

差し引き機能

• ガスバーナー使用方法について
• バーナーを解体して構造を確認する。
• マッチ点火とネジ栓の開栓の順序は？

・元栓　→　ガス栓(コック)　→　[点火　]　→　ネジ栓　→　[燃えさし　]処理　→　空気調整

• 空気栓の役割は？
  • O₂によって[　燃焼　]を促す
  • O₂不足　→　[　煤　CO　　]の発生
• ガスを閉める順序について注意点は？

[メモ]

• 点火順の[逆　]
• [炎　]が深く入り込んで[ゴム　]劣化　→　事故を招く
• 安全装置としての機能：[ヒューズ　　]栓
• 試験管バサミでの保持のしかた
  • 保持する場所：[　上　]部
  • 角度：[　傾　]ける
  • 火をあてる部分：実験[種　]による

・硫黄と鉄の化合

・揮発性有機物

• [突沸　　]防止：沸騰[　石　]を入れると穏やかに沸騰する
• 燃え差し入れ・筆・線香の管理は？

・[　配　置　　][廃棄　　　]方法を決めておく　　　　×机上放置

• 操作8での反応の様子

・煙　・換気　・燃えない部分　・黒こげで残る部分　・激しく燃焼する部分

「考　察」

• 硝酸カリウムが水に溶解する際の反応を化学反応式で表しなさい。

・電解質　・イオンとして溶解

・KNO₃ → [ K⁺ 　] + 　NO₃^–

[　多　]原子イオン

• 硝酸カリウムの熱分解反応を化学反応式で表しなさい。

還元　e^–を受け取る(奪う)

2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂

(+1)(+5)(-2)            (+1)([+3])(-2)         (0)

酸化e^–を与える(失う)

• 硝酸カリウムが付着した部分が強く燃焼した理由を考察しなさい。

①[  O₂   ]濃度が高まり反応に関与する[   粒子　]数が増大

②[　K⁺  ]が触媒として作用

→　反応[速度　]増大！

• 硝酸カリウムの残液の処理として適切な方法について説明しなさい。

・イオンとなって[　水　] 溶する。

・自然界に広く存在しており[　安全　]性は高い。　→　流しに廃棄可