理教法Ⅲ：6/23遠隔授業；実験における安全指導2「水素の捕集と燃焼」

学校理科実験時において、水素の発生と捕集の実験時での事故が数多く報告されている。このことに関して、各設問に答えること。

「設問1」

水素は極めて爆発燃焼しやすい気体であり、その燃焼(爆発)範囲は4～75%とされている。水素と空気の混合気体における水素の割合が4%未満の場合は、水素濃度が低すぎて燃焼自体が起こらず、4～75%の範囲では、激しい燃焼が起こる。では、水素が75%以上の場合はどうなるか？その燃焼の様子や炎の色の特徴を50字以内で説明しなさい。

「設問2」

次リンク先の動画(水素爆発：実践記録)では、1:00あたりで激しい爆発が起こっている。実験操作の順番は正しい手順のように思えるが、どこに問題があるだろうか。その科学的理由とともに100文字以内で説明しなさい。

「設問3」

中学理科1年相当の実験で、水素を発生させる実験が取り扱われている。おおよそ、次のような手順で実施されることが多い。

(1)塩酸を入れた三角フラスコに亜鉛粒を入れて反応させ、発生した水素をゴム栓とゴム管で気体誘導する。

(2)水槽で水素を何本かの試験管に捕集し、ゴム栓をする。その後、ゴム栓を外して水素に点火して反応の様子を観察する。

この一連の実験操作が正しく実施されていれば、まず事故は起こらない。しかし、実践現場では指導者や生徒の「ある操作ミス」によって、水素の爆発事故が多発している。それはどのような操作だと考えられるか。「想定される事故の原因を分析し、改善を指導する立場」で100文字以内で説明しなさい。

◇遠隔授業としての指示：設問1～3の回答をこの下のコメント欄に直接記入しなさい。出席確認機能も兼ねているので、可能な限り各授業時間内に考えをまとめて回答すること。最初に「6/23・氏名」をわかるように記載のこと。(授業開始直後から受付、コメント返信、名前をぼかして公開予定。)