こんにちは！　　　　　　　　　　　　　　　　今日のテーマ　　　　　　　　　　　　　　今井 泉　先生

みなさん、こんにちは。

今日のテーマは、「化学反応式」。講師は今井 泉先生、実験は柏 恭子先生です。

化学変化は、ある物質とある物質が結びついたり、また、ある物質が分解したりすることを表します。
ある物質の変化を、元素記号を使ってわかりやすく表すものが、化学反応式です。

＜今日のポイント＞
�@化学反応式
�A化学反応式のつくり方
�B燃焼反応の例

　　　底を切り取ったﾍﾟｯﾄﾎﾞﾄﾙに水素を入れ、点火すると激しく反応　　　　　　　　　水ができました

まずは、化学反応式の基本から学習していきましょう。
ポイントの１では、水素と酸素が結びついて水になる反応を例に、化学反応式を学習します。

まず、本当に水ができるのか、実験で見てみましょう。
底を切り取ったペットボトルを用意し、上の口にガラス管を付けたゴム栓をします。
ガラス管にはゴムキャップをしておきます。
水素は軽い気体なので、ペットボトルの底から入れます。ペットボトルの下からは、徐々に空気が入って
きます。

ゴムキャップをはずしてガラス管に火を近づけると、水素が燃えました。
ペットボトルの内側に水滴がつきました。
水素と酸素が反応して水ができたのです。

※この実験は危険を伴います。必ず適切な指導者のもとで行ってください。

　　水素と酸素の化学反応式　　　　　　　エジプトと韓国の教科書　　　　　　　化学反応式は世界共通！

この化学反応を、詳しく見ていきましょう。

水素と酸素で水ができました。水素は水素原子2個でH₂、酸素は酸素原子2個でO₂です。
水は、水素原子2個と酸素原子1個で、H₂Oと表します。
これを、化学反応式で書くと、
2H₂+O₂ → 2H₂O となります。
H₂の前に2とありますが、これに関してはポイントの２ で見ていきましょう。

中の写真は、韓国とエジプトの化学の教科書です。
水素と酸素から水ができる化学式を見ると、どの教科書でも同じです。
化学反応式は、世界共通なのです。

　　左に反応物、右に生成物　　　　　左右の原子の数を合わせます

水素が燃焼する例をもとに、化学反応式のつくり方を学んでいきましょう。

実験でわかるように、水素分子と酸素分子が反応して水ができます。
反応する物質を反応物といい、左側に書きます。
生成した物質を生成物といい、右側に書きます。
これらを、水素はH₂、酸素はO₂、水はH₂O と分子式で表します。
これで、反応物と生成物がそろいました。
反応物や生成物が2種類以上ある場合は ＋でつなぎます。
また、変化の向きを → で示します。

右の図を見ると、H₂やH₂Oの前に2という係数がついています。
これは、水素分子2個と酸素分子1個で水分子2個ができることを意味しています。
化学反応式をつくる場合、反応前と反応後の原子の数を同じにしなければなりません。
そのため、反応式の左右の、各原子の数をあわせる必要があります。

　　燃料電池で走る自動車　　　　　　　　　　　燃料電池のしくみ　　　　　　　車から排出されるのは水だけ

●燃料電池

この水素と酸素の反応は、さまざまなところで実際に使われています。
例えば、燃料電池も水素と酸素の反応を利用しています。

燃料電池は、車のボンベに蓄えられた水素と、空気中の酸素を反応させて発電します。
排出されるのは水だけです。
ガソリンを使わない燃料電池自動車は、有害物質を出さない自動車として普及が期待されています。

　炭酸水素ナトリウムを熱します　　　　　　　　　　気体が発生　　　　　　　　　　　石灰水が白く濁りました

●熱による分解

今度は、熱によって分解する反応を実験で見ていきましょう。

試験管の中には、炭酸水素ナトリウムNaHCO₃の白い粉が入っています。
これを熱すると気体が発生し、,試験管の中には水滴がつきました。
炭酸水素ナトリウムが分解して、炭酸ナトリウムNa₂CO₃という物質に変わり、水ができたのです。

では、発生した気体は何でしょうか。
気体を入れた試験管の中に石灰水を加えると白く濁りました。気体は二酸化炭素CO₂です。

このことから、炭酸水素ナトリウムを熱で分解すると、水と炭酸ナトリウムと二酸化炭素になることが
わかりました。

　　　化学式にしてみましょう　　　　　　　　

この反応を化学反応式で表してみましょう。

反応物と生成物を化学式で表して、左右の原子の数が同じになるように係数をつければ完成です。
2NaHCO₃ → Na₂CO₃＋H₂O＋CO₂

メタンが燃えて水ができました　　　　　　　　二酸化炭素も発生　　　　　　　　　化学式で見てみましょう

メタンCH₄という気体を使って、化学反応式を考えていきましょう。

メタンを試験管に取り、火をつけると静かに燃えて試験管の内側に水滴が付きました。
メタンが燃えると、水ができるのです。
メタンが燃えた後の試験管に石灰水を入れると白く濁りました。二酸化炭素が発生していることがわかります。

この反応を、式にすると、下記のようになります。
CH₄＋2O₂→CO₂＋2H₂O
メタンが酸素と結び付いて、二酸化炭素と水ができたのです。

　　　　　　ドライアイスの中でマグネシウムを燃焼させる　　　　　　　　　　　　　　　酸化マグネシウム

ドライアイスは固体の二酸化炭素です。
その二酸化炭素の中でマグネシウムが燃えるのです。

ドライアイスに穴を開けて、中にマグネシウムの粉末を入れ、点火します。
火がついたら、上からドライアイスをかぶせます。これで、マグネシウムには空気中の酸素が
供給されません。
しかし、マグネシウムは燃え続けます。
これは、マグネシウムが二酸化炭素 （ドライアイス） の酸素を奪って燃えているのです。

マグネシウムが燃えた後を見てみましょう。
白い部分は、マグネシウムと酸素が結合した酸化マグネシウムです。
黒い部分は、二酸化炭素から酸素が奪われてできた炭素です。

化学反応式は、
CO₂ ＋ 2Mg →　C ＋ 2MgO
となります。

　ブロックで考えてみましょう　　　　　　　どうやって組み替えたら・・？　　　　　　　　　できました！

●燃焼反応をブロックで考える

二酸化炭素の中でマグネシウムが燃える反応を、ブロックを使って考えてみましょう。

酸素の原子価は2、炭素の原子価は4です。
原子価とブロックについているでっぱりが同じ数になっています。

反応物は、ドライアイスの原料・二酸化炭素とマグネシウムです。
酸素のブロック2個と炭素のブロック1個で、でっぱりがぴたりと重なっています。マグネシウムの原子価は2です。
生成物は、炭素と酸化マグネシウムです。
マグネシウムと二酸化炭素の酸素の2つのでっぱりがぴったりと結合して酸化マグネシウムができます。
残りが炭素になりました。
最後に、左右の原子の数が一致るように、反応物・生成物の数を調整します。

文字だけではわかりにくい化学式も、ブロックのモデルを使うとずっとわかりやすくなります。

　　　先生、教えてください！　　　　　　　　　　エチレンで復習　　　　　　　　　　　　　次回もお楽しみに！

Q：　もう一度、原子の数の合わせ方を教えてください。

A：　エチレンという物質が燃えるときの反応で、復習しましょう。
エチレンC₂H₄と酸素O₂が結びついて、二酸化炭素CO₂と水H₂Oができます。

反応前と後の原子の数を合わせると、下記のようになります。
C₂H₄＋3O₂→2CO₂＋2H₂O

頭に付く係数を間違えないように、気をつけましょう。

それでは、次回もお楽しみに〜