このページは、Mr.Taka　中学校理科の授業記録＞　１年（2012年度）です

第47時
実習23：溶解度曲線

　　　　　2012　10　18（水）、19（木）
　　　　　理科室

はじめに
　私は３つのクラスを担任していますが、３つとも展開を変えました。テスト直前で、他の先生と進度を合わせる必要があったからです。ある１つのクラスは、前半25分で『食塩の再結晶の観察（授業記録『観察22'：再結晶した食塩』参照）』、後半25分で『温度による粒子の運動量の変化のイメージ』をさせました。時間切れになり、このページの表題『溶解度曲線』を教えられませんでしたが、生徒の理解度は十分だったと思います。

　他のクラスは、前半25分で『温度による粒子の運動量の変化のイメージ』、後半25分で『溶解度曲線』の学習をしました。これに、定期テストのための問題練習を適切に取込み、最終的に３クラスとも同じ内容になるように仕上げました。※前後半25分は便宜上設定した時間です。

　ということで、このページは次の３つを紹介します。
（１）　『食塩の再結晶の観察』　授業記録『観察22'：再結晶した食塩』と重複します！
（２）　『温度による粒子の運動量の変化のイメージ』
（３）　『溶解度曲線』

　これら３つの中の最重要項目は、（２）粒の運動量のイメージ、です。これができなければ、高得点をことだけを目的とする学習塾と同じです。目に見えない小さな粒子をイメージできる子どもを育てましょう。なお、本時に溶解度曲線を教えることができなかったクラスは、次時に問題なく完了しました。

上：ミョウバンの溶解度曲線を示した板書

本時の目標 １　水溶液中の溶質（粒）を擬人化し、低温になると不活発、高温になると元気になることをイメージする ２　物質はそれぞれ固有の溶解度曲線をもつことを理解する ３　水温によって変化する飽和水溶液の濃度を正しく理解する ４　溶解度曲線のグラフと、任意の量の溶質（g）から水溶液の濃度を計算する ５　再結晶する質量（g）計算する

準　備

生　徒	教　師
筆記用具 教科書、理科便覧、ファイル	本日の学習プリント　（１／人）

授業の流れ
（１）　食塩の再結晶の観察　　（合計25分）
　主な流れは次の通りです。詳細は授業記録『観察22'：再結晶した食塩』をご覧ください。

１）　食塩の再結晶の観察、スケッチ　（10分） 　生徒観察の時間を10分とります。観察、スケッチの視点は、食塩の粒をイメージすることです。目に見えない食塩の粒が、集合して見えるようになったこと、規則正しく並んで立方体のようになること、再結晶した場所、などを調べさせます。目に見える食塩の結晶から、目に見えない食塩の粒をイメージさせることが大切です。 ２）食塩の採取・標本づくり　（３分） 上：視線を低くし、結晶を観察する生徒 . 上：ルーペを使って観察する生徒 . 上：標本にした結晶を調べる生徒 ３）　食塩が再結晶した理由　（３分） 　「食塩はどうして再結晶したのですか？」と生徒に発問すれば、何人の生徒が以下のように説明します。 　水は蒸発するが、 　食塩は蒸発できない 　→　だから　→ 　食塩が再結晶する （初めの水溶液は限界状態、飽和状態だったから） ４）　水溶液に溶けている溶質を再結晶させる２つの方法　（４分） 　水溶液に溶けている溶質を再結晶させる方法は２つあります。１つは水を気化させる方法。もう１つは飽和水溶液を冷やす方法です。 上：ここまでの板書

↓　ここから授業後半
　「ということで、水溶液に溶けている溶質を取り出す方法として、水を蒸発させれば良いことが分かったと思います。次に、みなさんにイメージしてもらうことは、これとは違う、もう１つの再結晶の方法です。それは、塾で教えてもらった人が発表した『水溶液を冷やす方法』ですが、正確には『飽和水溶液を冷やす方法』で、その理論をモデル図にします。水溶液を冷やすと、粒の元気がなくなり、水溶液を温めると元気が出てきます。その様子を描いてみましょう。」

（２）　『温度による粒子の運動量の変化』　（合計25分）
　上記のように導入してから、モデル図を描かせます。学習プリントにビーカー３つを印刷しておき、その中央をスタートにします。

１）　スタートのビーカーに、溶質の粒10個を描く 　中央のビーカーに粒10個を描かせます。ポイントは、均一に配置すること、大き過ぎることも小さ過ぎることもない大きさで描くことです。温めたとき、粒を追加することを知らせると良いでしょう。さらに、このスタートの水溶液は『飽和水溶液』とします。飽和水溶液とは、溶質が限界まで溶けている水溶液です。 上：　上記１）〜下記５）の板書 ２）　左は冷やし、右は温めることにする 　左は冷やし、右は温めることにします。それぞれを示す矢印を青、赤に着色させます。 ３）　冷やした水溶液の溶質、５粒を再結晶させる 　水溶液を冷やすと粒は元気を失います。失ったものは、失ったものどうしで集まり、固体になります。規則正しい結晶になるので、再結晶といいます。物質の種類によって結晶の形が決まっていますが、ここでは問題にしません。元気を失い、ビーカーの底に沈んでしまったように表現してください。擬人化ぎじんかしましょう。 ４）　再結晶がある冷たい水溶液は飽和水溶液か？ 　生徒全員に発問してください。大多数が正解するでしょう。不正解の生徒には、各班の実験台中央にあるシャーレ内の水溶液を舐めさてください。舌で飽和を確かめることできませんが、激塩辛です。納得するまで、体感させるのも一案です。 ５）　溶解度についてまとめる 　ここで、溶解度についてまとめます。その例は以下の通りです。 上：溶解度に関するまとめ ６）　温めた水溶液に溶質、５粒を追加する 　３）とは逆に、水溶液を温めると粒は元気を出します。同じ溶媒中（水100gの中）でも飛び回ることができます。下の板書では、『粒が元気になるから』としています。さらに、右端上の１粒は、水面から飛び出そうとして戻った様子をＵターン矢印で表現しています。とても元気な様子、もう少しで、気体状態になる粒を表現しています。沸点78度Ｃのエタノールは、この図のように水より早く気化します。もちろん、エタノールは０度Ｃでも固体にならず、再結晶もしません。 上：ここまでの板書（粒の運動量＝矢印の長さ） ７）　水溶液を冷やしたときと温めたときの粒のまとめ 　下図を参考にして、粒の元気さ（運動量）と溶解度、再結晶についてまとめてください。堅苦しくまとめるのではなく、生徒のつぶやきや生徒の意見を使うことが大切です。当たり前のまとめ方は必要ありません。教科書に書いてあります。そのクラスだけ、その授業に参加した人だけがわかる言葉、新鮮なイメージを持つ言葉を使ってください。 上：Ａ組でのまとめ（クリックすると拡大）

（３）　溶解度曲線
　いよいよ最後のステップです。前に描いたモデル図を溶解度曲線に変換します。

１）　ミョウバンの溶解度曲線を書く 　「いよいよ本日のメインディッシュ、溶解度曲線です。名前は難しそうですが、実は簡単です。１本の曲線をグラフに描くだけです。物質は何でも良いのですが、食塩は温度によってほどんど変わらないので止めましょう。分りにくい曲線になります。砂糖やミョウバンや何でも良いけれど、もしかして、誰か、希望する物質はありますか！　・・・ないようなら、テストに良く出る物質を使いましょう。テストに役立ちますからね。Ａ君、教科書では何を使っているか調べてください。ほら、みんなも探して！　何ページにありますか。」 　「ほう、やっぱりミョウバンを使っていますね。20度Ｃ、40度Ｃ、60度Ｃ、お手軽な温度で、お手軽なグラムになっています。いかにもテスト問題になりそうなグラフですね。では、これを丸写しすることにしましょう。」 　「グラフのポイントは軸です。横軸は何ですか？　・・・そうですね。水溶液の温度（度Ｃ）です。では、学習プリントに書いてください。・・・次に、縦軸は何ですか？　・・・おっと、これは難しそうなので、福地オリジナルにします。まず、溶解度（g）と書いてください。テスト問題では、何グラムか読み取ることになるので、グラムです。しかし、難しい問題の場合は、水の量が変化しています。通常は100gなのですが、50gになったり、200gになったりします。50gになれば半分、200gなら２倍です。50gは100gの半分、200gは100gの２倍だから難しいことはありませんが、テストに出題されるとかなり難しいものになります。ということで、水100gに対して、とうことが重要なので、それを書いておきましょう。すなわち、水100gに対する限界の量（g）。」 上：Ｂ組の板書 　「軸ができたら、できたも同然です。20度Ｃのとき何gですか。Ｆ君、調べてください！　・・・はい、よろしい、11.4g。　次は40度Ｃのとき、Ｇさん！　・・・はいその通り、23.8g。　最後にＨ君、60度Ｃの時　・・・　正解、57.3gです。これを、１本のなだらかな曲線で結んでください。折れ線グラフは×です。本当は、21度Ｃ、22度Ｃ、23度、24度Ｃのデータをとるわけです。３つは、たった３つに過ぎないので、その中間にも無数の正しい値があることをイメージして、美しいなだらかな１本の直線を書いてください。それが科学的思考であり、科学的なセンスです。美しい曲線を描くことができる人は、科学的な人です。おっと、水温０度Ｃの時のグラムも書いておきましょう。さらに美しくなります。教科書と見ると、・・・、5.7グラムですね。」 ２）　前のモデル図と溶解度曲線を対応させる 　「ここから、テスト問題のような説明に入りますが、実は、前に描いたモデル図と溶解度曲線は同じです。モデル図のスタートは40度Ｃ、それを冷やしたものは20度Ｃ、温めたものは60度Ｃです。冷やしたものは溶解度が低くなるから再結晶しますが、その量は、引き算で求めます。簡単すぎてびっくりですね。温めたものの溶解度はあがりますので、さらに溶けるようになります。その量は、やはり引き算です。これまたびっくりするほど簡単な引き算です。 上：Ｃ組の板書 　40度Ｃを中心に、冷やし（20度Ｃ ←）、温める（→ 60度Ｃ） ３）　冷やして、再結晶の量を計算する ４）　加熱して、さらに溶ける量を計算する ５）　計算のポイントをまとめる 上：Ｃ組の計算問題の板書

◎３つのクラスのいろいろな板書

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◎　生徒２人の学習プリント

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授業を終えて
　なめならな曲線を描くためには、科学的思考力が要求されます。定期テストの問題で調べるよりも正確です。同じように、３つのビーカー内にある溶質のモデルを見れば、その子どもの科学的表現力がわかります。もちろん、先生がどれだけ教えることができたかも調べられます。

関連ページ
・実験14　ミョウバンの溶解度　１年（2002年）
・溶解度　３（ミョウバンの溶解度曲線）　　１年（1999年）
・溶解度　４（再結晶）　１年（1999年）

実践ビジュアル教科書『中学理科の化学』

第６章　水溶液	最高に濃い食塩水をつくろう	p.104
	飽和と平衡と再結晶	p.105
	食塩の結晶をつくる	p.106、p107
	硝酸カリウムの再結晶（溶解度）	p.108、p109
	溶解度曲線 　ある物質が水100gに溶ける量を溶解度といいます。溶解度と温度 の関係をグラフ化したときの曲線を、溶解度曲線といいます。ほとん どの物質は、高温になるほど溶解度が大きくなります。	p.110