このページは、１年理科『化学』1999／takaの授業記録　です

　　実験８　蒸　留
　　　　　　　　　　　　　1999　11　04（木）

無色透明の液体『水』と『エタノール』を混ぜる 　この混合液を分ける方法は？ 　また、初めに沸騰するのはどちらか？ 　（答：後述） （右：Ａさんのプリント） 本時の実験装置

　　＜本時のねらい＞
　　　水とエタノールの沸点の違いを利用して、その混合液を分ける

　　＜授業の流れ＞
　　１　前時までの復習→　沸点について
　　　・　融点＝凝固点
　　　・　純粋な物質が状態変化をしている時、温度が一定
　　　・　沸騰している間は温度（沸点）が一定
　　　・　水の沸点＝　100度Ｃ
　　　・　エタノールの沸点＝　78度Ｃ

　　２　問題提起から実験手順の確認まで
　　　１）　問題提起
　　　　・　100ｍｌのビーカーにエタノール30ｍｌを入れる
　　　　・　100ｍｌのビーカーに水70ｍｌを入れる
　　　　・　生徒の前で混ぜる
　　　　・　これを、元の２つに分けるにはどうしたらよいか発問する

＜説明の例＞　2005年3月追記 　この説明では、水とエタノールを、それぞれ100mlずつ混合します。できた混合液200mlは、そのまま生徒実験の試料として利用します。 　「Ａ君、この200mlビーカーに水100mlを入れて下さい。」 　「はい、どうもありがとうございます。」 　「Ｂ君、もう１つの200mlビーカーにエタノール100ml入れて下さい。」 　「はい、どうもありがとう。」 「この２つの液体は、両方とも同じ無色透明なので、見た目だけでは区別がつきませんね。試しに、先生が２つのビーカーをグルグルッと回すと、・・・ほら、どちらが水でどちららエタノールか分からなくなったでしょ。誰か区別できる人はいますか？」 　「そうですね。匂いを嗅げば分かります。」 　「他にも区別する方法がありますが、分かる人？」 　「そうですね。手につけて、すっとする方がエタノールです。」 　「まだまだ他にも方法がありますが、ここで難しい問題を皆さんに差し上げます。これら２つの液体を混ぜます。・・・ほら、できました。一緒になってしまいました。見ただけでは、ただの水にしか見えませんが、半分、５０％はエタノールです。さて、これから問題ですが、今、先生が混ぜてしまった混合液を、もう１度２つの水溶液にわける方法を考えて下さい。これは、前回学習した物質の性質を使えばできます。分かった人？」 　「よくわかりましたね。加熱するだけでオッケーです。混合液を加熱すると、エタノールは７８度Ｃで気体のエタノールに状態変化しますが、水は、１００度Ｃで水蒸気に変わります。ですから、初めに気体に変わるのは・・・エタノールなので、まず、エタノールだけを取り出すことができます。このように物質の沸点の違いを利用して、純粋な物質を取り出すことを蒸留と言います。」 　「さあ、理論が分かったところで、実際に、みなさんにエタノールと水を取り出してもらいましょう。」

　　　２）　話し合い
　　　　・　沸点の違いを利用すればいいことに気付かせる
　　　　・　水とエタノール、どちらが先に沸騰するか発問する
　　　　・　エタノールの沸点が78度Ｃであるこことを確認する
　　　３）　プリントに器具・材料をまとめる
　　　　・　実験装置を組み立て、演示しながら記入させる

　　３　生徒実験
　　　１）　下図のように装置を組んで蒸留する
　　　　
　　　　＜ポイント＞
　　　　　・　混合液は10ｍｌぐらい
　　　　　・　沸騰石を入れると安全、かつ、スムーズ
　　　　　・　ガスバーナーは弱火（78度Ｃで沸騰）
　　　　　・　ゴム管など熱くなるので火傷に注意
　　　　　・　試験管を取り替えるときも注意
　　　　　・　１本の量は１ｃｍ以下

　　　２）　５つの試験管の液を調べる。その観点は次の通り

・　手触り 　　　　・　燃えるか 　　　　・　ストローを入れたとき浮くか沈むか

（上：ストローで調べる） 左は沈んでいる（エタノール） 右は浮いている（水） これは密度の違いから説明できる

（上：燃焼性を調べる） 　脱脂綿は燃えていない

＜ポイント＞
・　純粋なエタノールなら、一瞬で点火する。しかし、水の含有量が多くなってくると、なかなか点火しない。生徒は、エタノールが燃えると「成功だ！」と言って大喜びする。また、脱脂綿はくり返し利用するので、燃やさないように注意すると良い。（→　上右の写真参照）

・　ストローは、大きすぎると試験管の中程で引っかかってしまう。また、ストローに気泡が付いていて沈まない場合、トントンと試験管の底を叩くと気泡が取れる。こうして準備した５つの試験管を並べれば、順に浮いていくことが一目瞭然となる。今回の３つ検証方法の中で、もっとも科学的・定量的である。

・　ひんやりした感じで区別する手触りは、実際問題として分からない。気分の方が大きい。

４　本時のまとめ
・　燃えるか燃えないか
・　ストローが浮くか沈むか
・　手につけたときの感触

＜＜授業を終えて＞＞
　予想以上に、操作が分からない。試験管を交換する意味が分からないのだ。原因はいくつかあるが、沸点の違いによって分離できることは理解できても、水とエタノールが混合している割り合いが視覚的に確認できないことが１番の原因であると思う。また、実際の実験では、完璧に分離することはないので、できるだけ少量ずつ試験管に分けた方が成功しやすいのだけれど、無色透明のままなので、非常に分かりにくい。１年生のイメージ力では難しいと思う。

　授業では、班毎に巡視説明して回わったので、理解できたようだ。

　次時は、自宅からアルコール度数の高いウイスキー、焼酎などの酒、料理に使うみりんを持参するように指示した。「飲まないように」などと注意すると、かえって飲む生徒がいるので「試験管１／４の量」とだけ指示する。

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