理科ラボ

実験道具 / 中学2年 化学

金属の酸化と質量の変化

銅やマグネシウムの粉末をくり返し加熱して、質量の変化をグラフで調べよう。金属と結びつく酸素の質量には限度があることや、質量の比が見えてきます。

使い方

3ステップ
  1. 金属と質量を選ぶ「物質」で銅かマグネシウム、「初期質量」で加熱前の質量を選びます。
  2. 加熱する「加熱」を押すたびに1回加熱して、よくかき混ぜたことにします。質量と酸化の進み具合が表示されます。
  3. グラフを見る右のグラフで、加熱回数と質量の関係を見よう。「酸素の粒子を表示する」で、結びつく酸素のようすも見られます。

全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

酸化シミュレーター

加熱回数
0
現在の質量
10.0 g
酸化率
0%

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、加熱前の金属が用意されます。加熱するのは自分で。

ミッション 1

加熱をくり返すと?

銅の粉末20gをくり返し加熱して、質量の変化を調べる。

  1. 「加熱」を1回ずつ押して、質量の変化を見よう。
  2. 何回目から質量が増えなくなった?
  3. 最後の質量は何g?

見るところ加熱回数と質量のグラフの形。

やってみたら開こう:わかること

金属を加熱すると酸素と結びついて(酸化)質量が増える。すべて酸化されると、それ以上は増えない。銅20gは酸化銅25gになる。

ミッション 2

結びつく酸素の質量

銅の質量を変えて、結びつく酸素の質量との関係を調べる。

  1. 銅40gを加熱しよう。
  2. 最後の質量から、結びついた酸素の質量を計算しよう(酸化銅−銅)。
  3. ミッション1の20gのときとくらべよう。

見るところ銅の質量と、結びついた酸素の質量の比。

やってみたら開こう:わかること

銅40gは酸化銅50gになり、結びついた酸素は10g。銅:酸素=4:1。銅の質量を2倍にすると、結びつく酸素の質量も2倍になる(比例する)。

ミッション 3

マグネシウムでは?

マグネシウム30gを加熱して、銅とくらべる。

  1. マグネシウム30gを加熱しよう。
  2. 最後の質量と、結びついた酸素の質量を求めよう。
  3. 銅とマグネシウム、同じ質量ならどちらが多くの酸素と結びつく?

見るところマグネシウムと結びつく酸素の質量の比。

やってみたら開こう:わかること

マグネシウム30gは酸化マグネシウム50gになり、結びついた酸素は20g。マグネシウム:酸素=3:2。金属の種類によって、結びつく酸素の質量の割合は決まっている。

ミッション 4

酸素の粒子で見よう

酸素の粒子を表示して、加熱するときのようすを見る。

  1. 上に浮かぶ青い粒が酸素分子です。
  2. 「加熱」を何回か押して、酸素が金属に結びつくようすを見よう。
  3. 加熱を重ねると、はね返される酸素が増えるのはなぜ?

見るところ結びつく酸素と、はね返される酸素の数の変化。

やってみたら開こう:わかること

はじめは多くの酸素が金属と結びつくが、酸化が進むと結びつく相手の金属原子が減るので、結びつく酸素も減っていく。すべて酸化されると、もう結びつかない。

この道具でわかること

わかること
酸化物質が酸素と結びつくこと。金属を加熱すると酸化されて質量が増える
質量の限度すべて酸化されると、それ以上質量は増えない
質量の比銅:酸素=4:1(銅:酸化銅=4:5)/マグネシウム:酸素=3:2(マグネシウム:酸化マグネシウム=3:5)

実際の実験では、ステンレス皿に粉末をうすく広げ、よくかき混ぜながら加熱します。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。