このページは中学校２年理科『化学』／takaの授業記録2003です

　実験３　鉄を熱する（酸化）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004　1　26（月）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１理科室
　　鉄を熱するとどうなるか？

などと質問されてもピンと来ない。が、家庭で使われているスチールたわし（写真下、安いものは鉄１００％）を使って実験してみよう。

（上：スチールウールを加熱する）

＜班で準備するもの＞ ・　ガスバーナー ・　スチールウール ・　燃えかす入れ ・　ピンセット（１人１本） ・　薬包紙 ・　古　紙 ・　電子てんびん ・　セロハンテープ

＜教師が準備するもの＞ ・　同　左 ・　酸素ボンベ ・　窒素ボンベ

　　→　2000年度の実践『実験１スチールウールを燃やす（２年）』も参考にして下さい

　＜授業の流れ＞
　１　導入から予想・実験手順まで
　　「これは何ですか？」
　　「家で使っている人もいますね。」
　　「そうです、台所にあるタワシです。ところで、これは何でできているか知っていますか。」

　　「よく知っていますね。鉄です。さて、これから、これを加熱するとどうなるでしょう。その
　　ままでは危険なので、ちょっとだけにして、良く捻って、ぽんぽん叩き、粉が出ないようにし
　　てから加熱します。いろいろな変化がありますが、まず皆さんに予想して欲しいことは、重さ
　　です。軽くなる、変わらない、重くなる、の３つのうち、どれかです。じゃあ、いきなり質問
　　します。予想して下さい。」
　　「軽くなると思う人？」
　　「変わらないと思う人？」
　　「重くなると思う人？」

「なるほどね。じゃあ、実験手順の説明をかねて、実際に加熱してみます。まず、スチールウールを少しだけとります。どれだけ使っても構いませんが、これぐらいの量が１番変化します。多すぎると反応せずに残るし、少な過ぎると変化があったときに分からないからです。そして、少しだけちぎったスチールールをよく捻ります。捻っておくと、火の中でぱちぱちと飛び散らないからです。また、加熱する前に、粉になってしまったものを叩き落しておくことも大切です。で、こうしてできたものをピンセットで挟んで、ガスバーナーで加熱します。あまり強い炎だと、一気に吹き飛んでしまうので気をつけて下さい。炎の中に入れますよ。ほら、赤くなってきましたね。・・・もう、これで反応はおしまいかな。・・・と思ったら間違いです。一度、ガスバーナーの外に出してみましょう。そして、息を吹き掛けてみましょう。」 （写真右：加熱したスチールウールに息を吹き掛ける）

　
　　「どう？　赤くなっているのが分かりますか。どうして、赤くなったのか分かりますか？」
　　「そうですね。空気を送ったからですが、もっと正確に言うと空気中の何ですか？」

「そうです。酸素です。よく分かりましたね。ちょっとここで、本当に酸素かどうか確かめてみましょう。２つのボンベを用意しました。これと、これ・・・何と書いてあるか読めますか？」 「そう、Ｏ２と書いてあるのが酸素。Ｎ２と書いてあるのが・・・窒素です。」 （写真右：最近は便利になりました）

　　

「じゃあ、確かめてみまししょう。スチールウールを加熱して、取り出して、酸素ボンベを・・・しゅっ、おっと、危ない！　鉄が溶けて飛び散りましたね。床も溶けています。溶けて臭いですね・・・皆さんの息でも同じ結果になるので、気をつけて下さい。友達の方に向かって吹いては絶対にいけません。溶けた鉄の温度は２０００度以上なので、骨も溶けます。皮膚はイチコロです。絶対にいけません。鉄が皮膚に埋まります。それに第１、飛んだぶんだけ重さが減ってしまうので実験失敗です。さて、今度は、もう一度加熱してから、同じように窒素をかけてみます。・・・しゅっ、しゅっ、しゅっ、しゅっ、・・・ね、変化ありませんね。じゃあ、酸素をしゅっ・・・おっと、死ぬところでした。とにかく、息を吹き掛けるときは下を向いて、友達にも自分の足にもかからないようにして下さい。

（上：ストローの先から酸素を噴出すると、 　　その部分が激しく反応して穴があいた。）

　
　　（上：床も溶けた。→酸素ボンベを使って激しく酸化させると、鉄は液化し飛び散ります。）
　
　　（上：溶けて液化したスチールウールは純粋な鉄になったけれど、それは失敗です。）
　　　もじゃもじゃの黒い毛虫のような状態のものが『酸化鉄（黒錆）』、本日の正解です。

　　「ということで、鉄と酸素をしっかり反応させて下さい。これで、重くなるか軽くなるか、
　　それとも変わらないか、答えが分かったと思いますが、重さの変化は、自分で測って下さ
　　い。電子てんびんを使えば１発です。」

　　「しかし、これでは簡単すぎるので、今日はグラフを書いてもらいます。なお、グラフが書けた
　　人には合格印が出るので張り切って下さい。ちゃんと説明を聞いていれば、全員もらえます。前
　　のクラスは３０人しかもらえませんでしたが、それは聞いていなかった人が８人いただけの話な
　　ので、このクラスは全員もらえると思います。」

　　「グラフを書くためには、初めの重さをいろいろにしなければなりませんから、皆さんの班にあ
　　げたスチールウール１個をいろいろな重さに分けます。つまり、この班は４人なので、半分に分
　　けて、また半分に分けて、同じ重さにしては駄目。４人で相談して、ある人は小さいもの、ある
　　人は大きいもの、ある人は中間のもの・・・こんな感じですね・・・というように重さを変えて
　　下さい。４人の班なら４つの重さになるので、グラフに４つの点が書けます。」


　　（写真上：この班は、１つのたわしを７つに分けた。偉い！）

　　「じゃあ、もう１度見せますよ。いろいろな重さに分けたら、飛び散らないように捩って、そし
　　て、ぽんぽんぽんと余分な粉をとって加熱・・・、じゃなかった。その前の重さを測らないと駄
　　目ですね。測った重さは、黒板に発表して下さい。もちろん、加熱後の重さもお願いします。」

「なお、加熱後すぐに電子てんびんに乗せると、皿が溶けてしまうので十分に冷まして下さい。さらに安全にするため、電子てんびんの皿の上に薬包紙を１枚。・・・ほら、こうして加熱したものをすぐに載せると、焦げました。みなさんもそうですが、電子てんびんも火傷をしないように十分注意して下さい。では、始め！」

　２　生徒実験
　とにかく安全に注意するように呼びかけながら机間巡視します。
　
　　（上：黒板に発表された『はじめ』の重さと『加熱後』の重さ）

　　（下：他のクラスの場合）
　

　（左：磁石を使って調べる）

　３　データのグラフ化
　　「はいはいはいはい、皆さんよく聞いて下さいよ。今からグラフの書き方の説明をしま
　　す。Ａ君、ガスバーナーを消して下さい。Ｂさん、膝に手をおいて・・・他の人も黒板
　　を見て下さい。・・・準備ができたようですね。初めに、グラフの軸に名前を書きます。
　　横軸が『はじめの重さ・かっこグラムかっこ閉じる』、縦軸が『加熱後の重さ・かっこ
　　グラムかっこ閉じる』です。もう一度言いますよ。（前と同じ）これが書いていない人
　　は、もうここで失格です。はい、手を挙げて下さい。書けた人？」
　　「はい、全員・・・書けましたね。」

「さあ、ここからが本番です。皆さんのデータをグラフに書きます。例えば、黒板の１番上のＣさんのデータを書くと、初めが１．６ｇで、加熱後が２．１ｇだから、ここ。分かった？もう１度説明しますよ。（前と同じ）良いですね。同じようにして、全員の結果を書きます。４人の班なら４つ、３人の班なら３つ書けます。それでは、少ないという人は、黒板のデータを書いて下さい。」 「で、これに線を書くのですが折れ線グラフにしたら駄目。合格印はありません。定規で、１本の直線だけを書いて下さい。１本の直線ですよ。」

　　「その直線は、どこを通るかと言うと、まず、原点、ゼロ・ゼロを通るか確認しなけれ
　　ばなりませんね。質問します。原点を通ると思う人？」
　　「通らないと思う人？」
　　「えっ、良く考えて下さい。初めの重さが０のとき、加熱しても０だから、当然・・・
　　原点を通りますね。じゃあ、皆さん、自分のプリントの原点をぐりぐりっとやって下さ
　　い。ここは絶対に通ります。それで、後の点をどうするかと言うと、全ての点を通らな
　　い平均の直線にします。書いてみましょう。点が４つあった場合、下に２つ、上に２つ。
　　分かったかな？・・・もう１度説明します。（上の写真参照）６つ点がある場合は、下
　　に３つ、上に３つ。こんな感じの直線で、全ての点を通らない平均の直線ができました。
　　もちろん、正確な実験をした班は、初めから直線になっています。比例です。では、書
　　いて！・・・チャイムが鳴る３分前になったら、一気に点検します。」

　４　本時のまとめ
　　鉄（空気中で加熱する、化合・酸化）→　酸化鉄
　　鉄＋　酸素　→　酸化鉄
　２Ｆｅ＋　Ｏ２（加熱する、化合・酸化）→　ＦｅＯ

※　酸化鉄は、酸素が化合したぶんだけ重くなった

　◎　Ｄ君の学習プリント

　　授業を終えて
　　今日のまとめは教科書のように『鉄＋酸素→酸化鉄』とせず、次のように工夫した。

　　　鉄（空気中で加熱する）→　酸化鉄
　　　　　１　空気中で加熱することは、酸素と化合することを意味する
　　　　　２　だから上の式は、次のようになる
　　　鉄＋　酸素（化合）→　酸化鉄

　　ここまでは良かったが、化学反応式については迷いに迷った。鉄と酸素の反応は、そのときの
　　条件によって変わるので一筋縄では教えられない。余談になるが、口紅やほお紅など微妙な化
　　粧品の色は、多種多様な酸化鉄の調合によって作られている。インターネットで検索すれば、
　　嘘でないことがすぐに分かる。

　　いろいろ調べた結果、酸化鉄の化学式は３つに絞った。
　　ＦｅＯ（酸化鉄）
　　Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄、赤錆）
　　Ｆｅ３Ｏ４（酸化鉄、黒錆）

　　理科便覧に合わせると、空気中では『黒錆』になるので、反応式は次の通り。
　　４Ｆｅ＋　３Ｏ２→　２Ｆｅ２Ｏ３　（げっ、死にそう！）

　　なので、もういっそのこと酸素が不足している状態での反応、
　　２Ｆｅ＋　Ｏ２→　２ＦｅＯ　
　　にしてしまえば、少しは楽かも知れない。が、結果としてクラスの状況によって、教える化学
　　式をかえた。学年末テスト終了後に、それぞれのクラスについて、より良い指導方法が見つか
　　れば良い。最終目標は、化学反応式について、深い理解が得られることだから焦ってはいけな
　　い。いくつかの方法を試して、最善を探そう。

　　誤解を招かないように補足しておくが、テストは生徒の定着度を測るためのものだけではない。
　　テストは教師の指導方法をチェックするものでもある。実際、よりよい授業を行う教師の学級
　　の方が定着度が高い。当たり前である。また、優れた教師は学級に合わせて指導方法を微調整
　　する。当たり前である。画一的な、機械のようなプログラムされた最高の授業方法があるなら
　　人間の教師は必要ない。コンピューターで十分である。それを応用すれば、家庭にも最高の母
　　親・父親ロボットを配置したほうが良いことになる。（そんなことは絶対ダメ！）　学級に合
　　わせて、その日の生徒の発言や、実験データに合わせて指導内容を変更できなければ、プロの
　　教師とはいえない。

　　→　2000年度の実践『実験１スチールウールを燃やす（２年）』も参考にして下さい

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