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cyn1953
高校化学の実験や授業の工夫を紹介しています。これまでに紹介されている授業・実験を検証し、よりよいものへと進化させたいと願っています。 そのために、分子模型と結晶構造模型そして実験装置の販売/受注生産をしています。安価にできる実験装置や模型作りの道具や分子模型・結晶構造模型の作り方も解説します。化学の授業で活用されることを願っていますが、家庭のインテリアとしてもご利用ください。模型や道具もできるだけ安価に提供していきます。
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結晶模型表面はアクリル板をカットして作ります
2026.04.13
テーマ： 化学(351)
カテゴリ： 実験開発
ファラデー定数の実験で誤差を減らすコツ
ファラデー定数の測定実験において、誤差を減らし精度を高めるためのコツは、主に「電極の処理と扱い」「電気分解の条件設定」「精密な測定」の3点に集約されます。
1. 電極（銅板）の準備と取り扱い
電極の質量変化を正確に測定することが重要です。
事前の研磨と洗浄: 銅板はあらかじめサンドペーパーでしっかり磨き、純水で洗って水分を拭き取っておきます。
表面に触れない: 電気分解後の電極表面、特に陽極は触らないように注意してください。
陽極から剥がれ落ちた銅粉が手につくと誤差の原因になります。
陽極から剥がれ落ちた銅粉が手につくと誤差の原因になります。
洗浄と乾燥の徹底: 実験後は「純水で水洗い」→「アセトンに浸けて脱水」→「ヘアドライヤーの温風で乾燥」という手順を素早く行います。
特に陰極は銅が析出する際に水を取り込みやすく、乾燥が不十分だと質量が多めに出てしまい、大きな誤差につながります。
特に陰極は銅が析出する際に水を取り込みやすく、乾燥が不十分だと質量が多めに出てしまい、大きな誤差につながります。
2. 電気分解の条件設定
反応を安定させ、電流値を一定に保つための工夫が必要です。
溶液の加熱: 1mol/Lの硫酸銅(Ⅱ)水溶液を使用し、実験開始前に60℃程度に温めておくと精度が上がります。
電極間距離の調整:
電極同士の間隔は5mmから1cm程度に設定します。
間隔が広すぎると抵抗が増し、狭すぎると生徒がショートさせるリスクがありますが、適切に狭めることで陽極の溶け出しが安定します。
間隔が広すぎると抵抗が増し、狭すぎると生徒がショートさせるリスクがありますが、適切に狭めることで陽極の溶け出しが安定します。
定電流電源の使用: 電流の変動を防ぐため、定電流電源を用いて1.0A〜1.2A程度を保持します。
3. 精密な測定と記録
高精度な天秤の使用:
感量10mgの天秤ではなく、感量1mg（0.001g）まで測れる精密電子天秤を使用し、有効数字3桁で実験を行うことで精度が劇的に向上します。
電流値の平均化:
定電流電源を使用してもわずかな変動（最大0.05A程度）は生じるため、1分おきに電流値を記録し、その平均値を使用して計算を行います。
陽極の結果を重視する:
陰極は乾燥不十分による誤差が出やすいため、一般的に陽極の減少量から求めた数値の方が理論値に近い良い結果が得られる傾向にあります。
これらのコツを組み合わせることで、多くの班で誤差を±2%程度に収めることが可能になります。
以下のリンクから、実際の実験と生徒レポートをご覧ください。
定電流電源装置を一台1500円で作ります →2017/9/5ブログ
電気分解用1500円定電流装置の配線と設定 →2017/9/6ブログ
実験：ファラデー定数を求める →2017/9/8ブログ
予備実験です。
硫酸銅Ⅱ水溶液を銅電極で電気分解し、ファラーデー定数を求める実験を検討しました。
ファラでーの法則生徒実験；電流計校正と予備実験 →2017/10/28ブログ
生徒実験「ファラデー定数を求める」実施しました →2017/11/1ブログ
生徒は、7分ほど白板で理論と操作の説明を受けたのち、30分前後で操作と片付けをして、10分で結果の整理・計算をします。
生徒実験「ファラデー定数を求める」生徒のレポートから →2017/11/1ブログ
以下、2018年の生徒実験です。
予備実験「ファラデー定数を求める」 →2018/11/8ブログ
①硫酸銅(Ⅱ)溶液をあらかじめ60度程度に加熱する
②スターラーは使わない
③50mLビーカーに75mLほどの硫酸銅(Ⅱ)溶液を入れる
④電解時間は600秒
生徒実験「ファラデー定数を検証する」 →2018/11/15ブログ
実験時間は始業のあいさつー説明ー片付けまでいれてすべての班が終了するまで40分です。
残りの時間5分(今日は45分授業)はデータ処理にあてました。
生徒実験「ファラデー定数を検証する」レポートから →2018/11/15ブログ
ファラデー定数96500C/molから、多くの実験班で±２％の範囲に収まっています。
特に、陽極のCu板の減少から求めたファラデー定数が良い値を出しています。
以上です
以下のリンクから、実際の実験と生徒レポートをご覧ください。
定電流電源装置を一台1500円で作ります →2017/9/5ブログ
電気分解用1500円定電流装置の配線と設定 →2017/9/6ブログ
実験：ファラデー定数を求める →2017/9/8ブログ
予備実験です。
硫酸銅Ⅱ水溶液を銅電極で電気分解し、ファラーデー定数を求める実験を検討しました。
ファラでーの法則生徒実験；電流計校正と予備実験 →2017/10/28ブログ
生徒実験「ファラデー定数を求める」実施しました →2017/11/1ブログ
生徒は、7分ほど白板で理論と操作の説明を受けたのち、30分前後で操作と片付けをして、10分で結果の整理・計算をします。
生徒実験「ファラデー定数を求める」生徒のレポートから →2017/11/1ブログ
以下、2018年の生徒実験です。
予備実験「ファラデー定数を求める」 →2018/11/8ブログ
①硫酸銅(Ⅱ)溶液をあらかじめ60度程度に加熱する
②スターラーは使わない
③50mLビーカーに75mLほどの硫酸銅(Ⅱ)溶液を入れる
④電解時間は600秒
生徒実験「ファラデー定数を検証する」 →2018/11/15ブログ
実験時間は始業のあいさつー説明ー片付けまでいれてすべての班が終了するまで40分です。
残りの時間5分(今日は45分授業)はデータ処理にあてました。
生徒実験「ファラデー定数を検証する」レポートから →2018/11/15ブログ
ファラデー定数96500C/molから、多くの実験班で±２％の範囲に収まっています。
特に、陽極のCu板の減少から求めたファラデー定数が良い値を出しています。
２０２０年はコロナ下で生徒実験できなかった。
実験書から、実験手順、データの処理まで6分の動画に編集してあります。
以上です
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