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日時:平成18年9月2日 9:30−11:30 場所:宇都宮大学教育学部理科教育学学生実験室 講師:南 伸昌(宇都宮大学教育学部・助教授) PowerPoint Presentation
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サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト 文星芸術大学附属高等学校−宇都宮大学連携 環境とエネルギー 酸化還元とエネルギー. 日時:平成18年9月2日 9:30−11:30 場所:宇都宮大学教育学部理科教育学学生実験室 講師:南 伸昌(宇都宮大学教育学部・助教授) ティーチングアシスタント:阿部 陽介 (理科教育4年) 文星野球部 OB              神藤 勲  (環境教育4年)              長谷川 ゆかり(環境教育3年)              田口 順也 (理科教育2年). 化学変化とエネルギー. 溶かしてみよう!. 実験1-1.

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Presentation Transcript
slide1

サイエンス・パートナーシップ・プロジェクトサイエンス・パートナーシップ・プロジェクト

文星芸術大学附属高等学校−宇都宮大学連携

環境とエネルギー

酸化還元とエネルギー

日時:平成18年9月2日 9:30−11:30

場所:宇都宮大学教育学部理科教育学学生実験室

講師:南 伸昌(宇都宮大学教育学部・助教授)

ティーチングアシスタント:阿部 陽介 (理科教育4年)文星野球部OB

             神藤 勲  (環境教育4年)

             長谷川 ゆかり(環境教育3年)

             田口 順也 (理科教育2年)

slide2

化学変化とエネルギー

溶かしてみよう!

実験1-1

K+aq + NO3-aq

NaOH aq

エネルギー(熱)

熱を吸収

熱を放出

Na+aq + OH-aq

KNO3aq

slide3

化学変化とエネルギー

中和反応

H+aq + OH-aq

エネルギー(熱)

13.3 kcal/mol

H2O

slide4

1 kcal

100 m l

カロリー(cal)って?

1 cal≡水1gの温度を1℃上げるのに必要なエネルギー

1 cal=4.2 J

100 g×100 ℃=10000 cal

      =10 kcal

100 g

0 ℃

100 g

100 ℃

1000 cal÷100 g=10 ℃上昇

実験1-2

slide5

化学変化とエネルギー

反応によるエネルギーの違い

中和

H+ + O-H- → H-O-H

酸化

H-H + 1/2 O-O → H-O-H

演示実験

slide6

H + H

エネルギー(熱)

H2

化学変化とエネルギー

エネルギーの源

・・・結合(資料1)

エネルギーを結合が

封じ込めている

slide7

既にイオン化

新たに1本のみ

2本切断

新たに2本

化学変化とエネルギー

反応によるエネルギーの違い

中和

H+ + O-H- → H-O-H

酸化

H-H + 1/2 O-O → H-O-H

slide8

H

H-C-H + 2 O=O → O=C=O + 2 H-O-H

H

燃焼と酸化

演示実験

ろうそく(パラフィン)の燃焼

メタンの燃焼

反応の過程は多数のラジカルが関与

一気に反応が進むので大きなエネルギー放出

slide9

化学変化とエネルギー

穏やかな「燃焼」・・・生体内での酸化反応

有機物の酸化

CH4 →CH3OH→CH3CHO→ CH3COOH→H2O + CO2

生命エネルギーを得る酸化反応

呼吸:C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2

slide10

金属の酸化

酸化・・・酸素と結合

実験2-1

金属はどのように変化しているのか?

実験2-2

酸素と化合 → 酸に溶ける!

slide11

イオン化傾向

貸そう/か/な、ま/あ/あ/て/に/す/な、ひ/ど/す/ぎる/借/金

K /Ca/Na/Mg/Al/Zn/Fe/Ni/Sn/Pb/H/Cu/Hg/ Ag /Pt/Au

鉛まで

・・・酸に溶ける(水素イオンを還元)

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2

水銀までと酸素

・・・酸素により酸化(錆)

2Cu + O2 → 2CuO

slide12

2e-

金属の酸化

酸化・・・酸素と結合

実験2-1

金属はどのように変化しているのか?

実験2-2

酸素と化合 → 酸に溶ける!

酸化→イオン化

CuO + H+ →Cu2+ + OH-

Cu →Cu2+

酸化・・・電子を奪われる

→ 電気エネルギー

還元・・・電子を奪う

slide13

Zn

Cu

Zn

Cu

H2SO4

酸化還元と電気エネルギー

実験3-1

ボルタ電池

e-

e-

化学変化

亜鉛が溶ける

Zn → Zn2+ + 2e-

Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑

水素が発生する

2H+ + 2e- → H2↑

slide14

Zn + 2H+

起電力

Zn2+ + H2↑

酸化還元と電気エネルギー

回路とエネルギー

2e-

エネルギー

slide16

電子を数えて溶けたスズの量を求めよう

実験3-2:スズと白金の電池

-極での反応:Sn → Sn2+ + 2e-

電子の数・・・電流から

スズの数・・・質量変化

実験3-2

slide17

電子を数えて溶けたスズの量を求めよう

電流(A)=電荷(C)÷時間(s)

→ 電荷(C)=電流(A)×時間(s)

電子1個の電荷(C)=1.6×10-19(C)=0.00000000000000000016(C)

119 g/mol

移動した電子の数=全電荷÷1個の電荷

溶けたスズの数=電子の数÷2

・・・6×1023で割ればモル数に