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水溶液の色が変化する演示実験は魅力的であり、様々なパターンが数多く紹介されている。次の動画を視聴した上で設問に答えなさい。

「設 問」溶媒に金属塩類(硫酸銅など)を溶解させると、拡散によって一定時間が経過すれば均一な水溶液となることが知られている。ところが、この演示実験では、紫キャベツ色素を加えた直後、試験管の底にまで色素がなかなか到達せず、試験管全体に色のグラデーションが長期間(10日間くらいで色素が分解するまで)保たれる。単純な拡散と比較して、このような現象をどのように説明したらよいか。200文字程度で説明しなさい。

参考

→ 教科書3年p48-53

→ 動画についての記事「紫キャベツで虹色タワー


◇遠隔授業としての指示:最初に「7/28・氏名」をわかるように記載し、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。なお、定期試験は実施せず、8/4までの遠隔授業への取り組みを総合して評価する予定。最後まで、しっかり取り組んで欲しい。

2020年前期はこのようにとんでもないことになってしまった。しかし、あと1回(8/4)残っている。テストは実施しないので、その直後に成績を確定させる都合、スケジュール通り最後までやりぬいてもらいたい。


コメント一覧

返信2020年7月28日 4:29 PM
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匿名24/

7/28 秋山 無水炭酸トリウムに水を加えると水和物が形成される。この水和物はゲル状であるため、他の液体はゲルによって下に沈むのをブロックされる。拡散するというのは、全体が等質となる現象であるのでこの場合はゲルによって拡散する速度が遅い。その結果下方ではアルカリ性が保たれ、ゲルの下ではさらに強いアルカリ性が保たれる。

    返信2020年7月28日 4:32 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…全体が等質と…     → 均質 まず、拡散現象に触れ、この実験の場合はそう簡単にはいかない点を順を追って説明するとよい。なぜ、グラデーションが維持されるのかの説明が弱いかも。

返信2020年7月28日 4:27 PM
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24/

7.28 廣 濃度や温度の異なる物質同士が、均衡し合って、均一になるように移動することを拡散という。しかし、今回の実験では、無水炭酸ナトリウムと水が合わさったものが、ゲル状に固まっている。そのため、拡散が阻害され、pmの異なるものが混ざり合うことがなく、結果として指示薬の色のきれいなグラデーションができた。

    返信2020年7月28日 4:30 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    まず、時間内回答頼む。→ 特に次回の最終回    ※一般論として、拡散現象を述べ、なぜグラデーションが生じ、さらにそれが残るのか…を順を追って説明するとよい。

返信2020年7月28日 4:09 PM
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24/

7/28・荒 無水炭酸ナトリウムを試験管の底に入れて水を加えると、ゲル状の水和物が生成する。そのため上から物質を入れてもその物質の動きを止める役割を果たす。炭酸ナトリウムの結晶は試験管の下に長く残り続けるので、アルカリ性を保つことができる。pHの差が残るような仕組みになっているのでグラデーションができる。

    返信2020年7月28日 4:15 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…pHの差が残るような仕組みになっている…     → 一般論の拡散現象を踏まえて、この仕組みを説明できると良い

返信2020年7月28日 4:07 PM
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hammer24/

7/28  hammer 無水炭酸ナトリウムを試験管の底に入れてから水を加えると、ゲル状の水和物が形成される。水和物は中和反応を阻害する役割を果たすので上から希塩酸を滴下しても試験管下方はアルカリ性を保たれ試験管全体に色のグラデーションが長期間残留する。

    返信2020年7月28日 4:13 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…ゲル状の水和物…色のグラデーションが長期間…     →  試験管底のゲルとグラデーションが生じることとの関連の説明が弱いかな…

返信2020年7月28日 4:00 PM
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hata24/

7/28畑 炭酸ナトリウム無水物が試験管の下の方でゲル化しているため下の方の水酸化物イオンの量が多く後から塩酸を加えても水素イオンがうまく試験管の下の方にまで行き届かない。また、途中の境界面では中和が起きて安定する。そのためイオンの移動が活発には行われないためグラデーションが長期間続く。

    返信2020年7月28日 4:06 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…途中の境界面では中和が起きて安定…イオンの移動が活発には行われないため…    → 拡散の一般論を踏まえ、グラデーションの維持についての説明を強調すると良い

返信2020年7月28日 3:54 PM
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佐藤友樹24/

7/28 佐藤友樹 試験管底付近では無水炭酸ナトリウムの水和物がゲル状になっている。そのゲルの影響で、炭酸ナトリウムの結晶は試験管下部にとどまるようになっている。また滴下した希塩酸も、ゲルがあるためそれより下部へ移動できない。 単純な拡散だとしたら溶液内でお互いが混ざりあい中和反応を起こし、やがてpHも均質になる。しかしゲル状の水和物の存在により溶質の移動が制限されているために、上方は塩酸の酸性、下方は炭酸ナトリウムのアルカリ性というpHの偏りが維持され、それぞれ色が変化している。とはいえ混ざり合う動きが完全に止められたわけではないので、境目付近の混ざった部分では別の色になり、実験のようなグラデーションが観察できる。

    返信2020年7月28日 4:03 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…ゲルの影響で…単純な拡散…維持され…、それぞれ色が変化し…      →   最終的には色の帯は消失してしまうわけだけど、それに至る現象の読み解き方は良い。実験としての工夫点に焦点を当ててもよい。

返信2020年7月28日 3:53 PM
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匿名24/

7/28 口  拡散とは濃度の異なるもの同士が濃度を一様になるように分子を移動させる現象である。しかし、温度や濃度などに差がある場合は一様になるまでに時間がかかる。この実験では紫キャベツ色素を用いてpHの差でグラデーションが見えるようにしている。また、実験のように無水炭酸ナトリウムを試験管に入れたあと水を入れると、ゲル状の水和物が形成される。上から希塩酸を加えていくが、このゲルがpHに変化を与える物質の下降を弱める役割を果たすため、きれいなグラデーションが観察できる。

    返信2020年7月28日 3:59 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >……一様になるまでに時間がかかる…      →   変化・現象を時間的なスケールで見ることの必要性を強調した点は良い。

返信2020年7月28日 3:53 PM
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24/

7/28よ 一般的に溶媒に物質を溶かすと、均一な水溶液になるが、濃度や温度が違う液体は混ざりにくい性質がある。今回は一般的な拡散とは異なり、pHの差が出るような操作を行っている。試験管の底の無水炭酸ナトリウムに水を加えると、ゲル状の水和物が試験管の下方に生成される。この水和物はすぐ拡散することなく、上方からの成分をブロックする役割を持つ。そのためしばらくは無水炭酸ナトリウムの結晶は残り続け、下方はアルカリ性を保ち、紫キャベツの色素を入れても均一に混ざることなくグラデーションを作るようになっている

    返信2020年7月28日 3:58 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…一般的に…濃度や温度が違う液体は混ざりにくい性質が…       →  この説明と、拡散現象との関係をどう読み解くのかがポイント。実験としては、ゲル状の水和物を使っているところが優れているわけ。

返信2020年7月28日 3:44 PM
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24/

7/28・芦 単純な拡散は一定時間が経過すると均一な水溶液が完成するが、この実験では無水炭酸ナトリウムを試験管の底に入れることによって水和物が形成され、この水和物がゲル状になるので上から流れてきた成分の進みを止める。よって、試験管の底ではアルカリ性が保たれているのでグラデーションができあがる。

    返信2020年7月28日 3:54 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…でグラデーションができあがる。…     → なぜ、グラデーションが出来上がって、それが「保たれる」のかの説明が弱いかな…

返信2020年7月28日 3:25 PM
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匿名24/

7/28 村 物質では濃度や温度が不均一なものは、均一になるように移動する拡散が起こる。しかしこの実験では、底の無水炭酸ナトリウムに水を加えることで形成されたゲル状の水和物が、上方からの酸性物質の成分移動を阻害した結果、試験管の底では中和反応が起こらなくなったため指示薬の色のグラデーションが作られた。

    返信2020年7月28日 3:53 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >…酸性物質の成分移動を阻害した結果…      → 中学教科書では、コーヒーシュガーの拡散がよく例示されているんだけど、実際のイオンの拡散移動はそれほど単純ではないということ。

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