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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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2018.02.07
カテゴリ： 実験開発
「反応に伴う熱の出入りとヘスの法則」の実験は
②ヘスの法則の検証
を目的に行われる生徒実験です。これまで、紹介したのは
生徒実験：反応に伴う熱の出入りとヘスの法則(予備実験) →1/31ブログ
生徒実験：反応に伴う熱の出入りとヘスの法則(実施) →2/2ブログ
ですが、今日は生徒のレポートを紹介します。
この実験では、
[1]水酸化ナトリウムの溶解熱(理論値44.5kJ/mol)を測定
[3]水酸化ナトリウム(固体)を塩酸に溶解した時の発熱量(理論値[1}+[2}=101kJ/mol)を測定
[4]溶解熱[1]＋中和熱[2]=[3]となること(ヘスの法則)を検証
を目指します。
さて、生徒の実験結果をレポートから見て、この生徒実験の妥当性を検討します。
①反応熱は上記[1][2][3]どれも理論値から10kJほど小さな値で測定されました。
→温度計、撹拌子に奪われる熱を考慮していない。
攪拌子を同質量のステンレスとして計算すると
だいぶ理論値に近づいてきます
（1/31予備実験を見てください）。
温度計については、熱を奪うプローブの質量が見積もれなかったので
補正に使っていません。
今回使った水酸化ナトリウムは購入後半年ほど。それまでに蓋を開けて色々使用しています。
②得られた反応熱だけで、理論値からは遠くとも「ヘスの法則」を検証してみる
①で理論値から遠くとも、攪拌子や温度計の熱吸収を補正しなくとも、同じものを使っているので相殺できるだろうと考えて、生徒実験ではカップの補正分だけで計算させました。
その上で、誤差を次のように計算させました。
[1]溶解熱+[2]中和熱-[3]NaOHsとHClの反応熱／[3] X 100(%)
以下レポートから拾い上げた、実験班ごとの誤差です。
多くの班が、誤差±5%に収まっていますので、実験目標②はほぼ満足です。
-10%,+10%の班が６班ありますが-10%以下、+10%以上の班もまとめました。
これは[1]と[3]で固体NaOHが完全に溶解しないうちに温度を測ったと考えられます。
実験としては、今後も授業に取り入れていいと考えていますが、
生徒のレポートに問題があります。それは、
数値、計算式、単位に格別の注意を払っていないレポートが多かった
ことです。
①投入したNaOHの質量、温度上昇を計算式に入れれば、必ず同じ熱量が算出されますが、生徒のレポートを検算すると、違うものが多い。有効数字などを考慮して±１くらいは違ってもおかしくないが、それ以上外れる数値を報告してきます。電卓使って、丁寧に計算すればいいのですが、その辺りのいい加減さが目立ちます。
②レポートでは計算式を提出させます。[発熱量J]÷(2.5X10^-2[mol])と書くところを、[発熱量J]÷2.5X10^-2[mol]と書いているものがあり、絶望しました。イイカゲンな奴らだ！
③単位は大切です。[J]か[kJ]かで千倍違う。単位を書かない生徒がいます。
実験結果を報告し、議論を進めることは、この先いくらでも行います。
相手に正確に伝えようという姿勢が必要です。その素養を養っています。
その時、日本語が曖昧、字が汚い、何よりツールである数式がグタグタでは
将来、「理系で飯食おう」などという希望は持ってはいけません。
②ヘスの法則の検証
を目的に行われる生徒実験です。これまで、紹介したのは
生徒実験：反応に伴う熱の出入りとヘスの法則(予備実験) →1/31ブログ
生徒実験：反応に伴う熱の出入りとヘスの法則(実施) →2/2ブログ
ですが、今日は生徒のレポートを紹介します。
この実験では、
[1]水酸化ナトリウムの溶解熱(理論値44.5kJ/mol)を測定
[3]水酸化ナトリウム(固体)を塩酸に溶解した時の発熱量(理論値[1}+[2}=101kJ/mol)を測定
[4]溶解熱[1]＋中和熱[2]=[3]となること(ヘスの法則)を検証
を目指します。
さて、生徒の実験結果をレポートから見て、この生徒実験の妥当性を検討します。
①反応熱は上記[1][2][3]どれも理論値から10kJほど小さな値で測定されました。
→温度計、撹拌子に奪われる熱を考慮していない。
攪拌子を同質量のステンレスとして計算すると
だいぶ理論値に近づいてきます
（1/31予備実験を見てください）。
温度計については、熱を奪うプローブの質量が見積もれなかったので
補正に使っていません。
今回使った水酸化ナトリウムは購入後半年ほど。それまでに蓋を開けて色々使用しています。
②得られた反応熱だけで、理論値からは遠くとも「ヘスの法則」を検証してみる
①で理論値から遠くとも、攪拌子や温度計の熱吸収を補正しなくとも、同じものを使っているので相殺できるだろうと考えて、生徒実験ではカップの補正分だけで計算させました。
その上で、誤差を次のように計算させました。
[1]溶解熱+[2]中和熱-[3]NaOHsとHClの反応熱／[3] X 100(%)
以下レポートから拾い上げた、実験班ごとの誤差です。
多くの班が、誤差±5%に収まっていますので、実験目標②はほぼ満足です。
-10%,+10%の班が６班ありますが-10%以下、+10%以上の班もまとめました。
これは[1]と[3]で固体NaOHが完全に溶解しないうちに温度を測ったと考えられます。
実験としては、今後も授業に取り入れていいと考えていますが、
生徒のレポートに問題があります。それは、
数値、計算式、単位に格別の注意を払っていないレポートが多かった
ことです。
①投入したNaOHの質量、温度上昇を計算式に入れれば、必ず同じ熱量が算出されますが、生徒のレポートを検算すると、違うものが多い。有効数字などを考慮して±１くらいは違ってもおかしくないが、それ以上外れる数値を報告してきます。電卓使って、丁寧に計算すればいいのですが、その辺りのいい加減さが目立ちます。
②レポートでは計算式を提出させます。[発熱量J]÷(2.5X10^-2[mol])と書くところを、[発熱量J]÷2.5X10^-2[mol]と書いているものがあり、絶望しました。イイカゲンな奴らだ！
③単位は大切です。[J]か[kJ]かで千倍違う。単位を書かない生徒がいます。
実験結果を報告し、議論を進めることは、この先いくらでも行います。
相手に正確に伝えようという姿勢が必要です。その素養を養っています。
その時、日本語が曖昧、字が汚い、何よりツールである数式がグタグタでは
将来、「理系で飯食おう」などという希望は持ってはいけません。
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