実験16　エタノール水溶液の分留

2016　9　26（月）〜28（水）
理科室

はじめに
　 エタノールと水は、いずれも無色透明の液体です。匂いをかいだり手で触ったりすれば区別できますが、見た目だけではわかりません。それらを２つのビーカーに同じだけ入れ、生徒の目の前で混ぜてしまいましょう。もう二度と戻らないように思いますが、今日は元のエタノールと水に分ける方法『蒸留（分留）』を学びます。

図１：エタノール水溶液を蒸留する様子

本時の目標 １　蒸留（分蒸）について理解する ２　エタノール水溶液から、エタノールを取り出す ３　蒸留で取り出した液体を脱脂綿につけ、燃焼させる ４　正しい操作で安全に実験する

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） エタノール　（80mL、演示用） 水　　　　　（80mL、演示用） 200mLビーカー　　（２、演示用） 50mLビーカー　　（１/班） 試験管　　　　　（５/班） 試験管立て 　　　（１/班） 沸騰石 　　　　　（５/班） 鉄製スタンド 　　（１/班） ゴム栓・ガラス管・ゴム管のセット（１/班） ガスバーナー 　　（１/班） マッチ　　（１/班） 脱脂綿　　（適量/班） ピンセット（１/班） ぬれ雑巾　（１/班）

授業の流れ
（１）本時の授業内容の紹介　（１分）

（２）エタノールと水の紹介、そして、代表生徒による区別　（３分〜５分）
　200mLビーカーを２つ用意し、１つにエタノール80mL、もう１つに水80mLを入れます（ビーカーの大きさとエタノールの量は、生徒数に合わせて調節する）。エタノールは瓶から直接、水は水道の蛇口から入れます。

　 ビーカー内の液体はいずれも無色透明なので、見た目で区別することはできません。先生は後ろを向き、生徒から見えないようにしてビーカーを入れ替えます。そして、どちらがどちらであるか当てる方法を発表させてください。次の（ア）と（イ）が出るはずです。

（ア）匂いをかぐ
（イ）手につける
　※密度の違いで区別する方法がありますが、このことはもう少し後で教えます。生徒から意見が出た場合は、その生徒に具体的な方法まで発表させてください。発表できない場合は、のちほど先生から教えることを伝えます。

　上記（ア）と（イ）が発表されたら、元気のある生徒に区別してもらいましょう。匂いをかいだり、手につけたりするだけです。なお、アルコールアレルギーの生徒がまれにいるの注意してください。

（３）演示実験：エタノールを脱脂綿につけて燃焼させる（５分）
　エタノールと水を区別する方法として、脱脂綿につけて加熱する方法があることを紹介します。エタノールの場合は簡単に燃焼しますが、水の場合は燃焼しません。これを先生が演示します。

エタノールつき脱脂綿を燃焼させる方法 　少量の脱脂綿をピンセットに取り、それをエタノールのつけます。あとは点火するだけです。ただし、安全に操作するために、次の注意が必要です。 （１）ピンセットが開き過ぎていないか確認する （２）エタノールが滴りおちないか確認する （３）ピンセットは水平に保つ （４）火傷しそうになったら、ピンセットを離して落とす （５）落としてもよい場所で行う （６）燃焼中は、最後まで目を離さない 図２：脱脂綿を燃焼させる生徒 『実験７：有機物の燃焼１年（2012年）』から転載 　図２は脱脂綿だけを燃焼させている様子ですが、脱脂綿は最終的に２つの気体（二酸化炭素と水）に変化し、消えてしまうように見えます。 　エタノールつき脱脂綿の場合は、初めにエタノールだけが燃焼し、脱脂綿はまったく変化しません。真っ白なままです（図３）。 図３：エタノールの燃焼 　エタノールが完全に燃焼してなくなると、次に、脱脂綿が燃焼します（図４、図５）。これらは図２と同じです。 図４：脱脂綿の燃焼 → 図５：脱脂綿の燃焼 図３〜図５：実践ビジュアル教科書『中学理科の化学』から転載

（４）演示：エタノールと水を混合、そして、蒸留の紹介（５分〜10分）
　（２）で紹介した２つの液体（エタノールと水）を混合します。それらは完全に混合し、無色透明に液体になります。まるで水、のようです。それを生徒に見せながら、もう一度２つに分けることはできないか、２つのビーカーに戻す方法はないか考えさせてください。

エタノール水溶液からエタノールを取り出す方法を考えさせる 　　　『実験８ 蒸　留１年（1999年）』の再編 ポイント （ア）沸点の違いに着目させる （イ）水とエタノール、どちらが先に沸騰するか思い出させる （ウ）エタノールの沸点が78度Ｃであるこことを確認する （エ）状態変化しても、物質そのものは変化しない 図６：水とエタノール ↓ 図７：エタノール水溶液 　「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いいます」 　「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」

図８：蒸留のまとめ、を発表する生徒

（５）演示：エタノールの蒸留方法　（５分〜７分）
　実験器具を操作しながら、手順をすべて演示します。安全上の注意も怠らないでください。

蒸留装置のポイント
１：エタノール水溶液の量は、試験管1/5〜1/4
２：沸騰石を入れる
３：ガスバーナーは中火　→　沸騰した液体がゴム栓に達したら失敗
４：発生した気体は、とくに冷却しなくても液体になればそれで良い
５：液体は、試験管に5mm〜7mmたまったら、次の試験管にする

図９：実験装置（『実験19：いろいろな酒を蒸留しよう１年（2012年）』の図を改変）

安全を確保するための注意
１：エタノール水溶液に沸騰石を入れる
２：ゴム管を折り曲げない
３：ガラス管を抜き差しするときに火傷しない

（６）生徒実験（25分）


図１：ピンセットを使って、次の試験管に移す様子

図10：たまった液体の量を定規で確認している様子

図11：蒸留してできた液体を脱脂綿につけ、燃焼させる様子
　（実践ビジュアル教科書『中学理科の化学』から転載）

（７）かたづけ　（５分）

（８）本時の感想、考察　（５分）

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授業を終えて
　脱脂綿にエタノールを染み込ませて燃焼させる実験は、是非とも行わせたい生徒個別実験の１つです。ただし、実験操作を誤ると大きな事故になるので、安全上の指導を十分にしてください。

　さて、本時はエタノールと水を分ける実験でしたが、次時はいろいろな酒を家庭から持参させます。そして、アルコール・水・その他の成分に分ける実験を行います。

関連ページ
実験７　有機物の燃焼１年（2012年）
実験８　蒸留１年（1999年）
実験19　いろいろな酒を蒸留しよう１年（2012年）

参考図書
実践ビジュアル教科書『中学理科の化学』