授業での実習またはデモ

炭素と金属酸化物を加熱し、反応の証拠を探すことによって、反応度系列における炭素の位置を決定します。

授業の構成

これは、クラスでの実習（実験1）と実演（実験2）として行うことができます。

Apparatus Chemicals

目の保護

実験1 金属酸化物で炭素を熱する。

各作業グループに必要なもの：

硬質ガラス試験管 3本（注1）

ブンゼンバーナー

耐熱マット

試験管ホルダー

マグネット

実験2 マグネシウムと二酸化炭素の化学反応。

炭酸ガスボンベ（または炭酸ガス発生装置）。 標準的なテクニックを参照。 ガスの発生、収集、試験

ガスボンベと蓋

トング

ブンゼンバーナー

ハサミ

実験1 金属酸化物で炭素を加熱

各ワーキンググループが必要です。

カーボン（乾燥粉末木炭）

酸化マグネシウム

酸化銅（II）（HARMFUL.CO.）

酸化銅（II）（HARMFUL.CO.）。 実験2 マグネシウムと二酸化炭素の反応

マグネシウムリボン、10cm

その他の情報については、以下の健康&安全および技術的注意の項を参照してください。

Health & Safety and Technical notes

Read our standard health & safety guidance

Wear eye protection.

Carbon, C(s) – see CLEAPSS Hazcard.

Carbon dioxide gas, CO2(g) – see CLEAPSS Hazcard.はこちらをご覧ください。

酸化マグネシウム, MgO(s) – CLEAPSS Hazcardを参照。

Magnesium ribbon, Mg(s) – CLEAPSS Hazcardを参照。

酸化銅(II), CuO(s), (HARMFUL, DANGEROUS FOR THE ENVIRONMENT) – See CLEAPSS Hazcard.

酸化鉄(III), Fe2O3(s) – CLEAPSS Hazcardをご参照ください。

1 実験1の試験管を完全に洗浄することは不可能です。

手順

実験1 金属酸化物で炭素を加熱する：

a ブンゼンバーナーをつける。

b 試験管の中で、小さなヘラ1杯分の炭素粉末と同量の酸化銅（II）を混ぜ合わせる。 4040>

c 試験管を試験管立てに固定します。 試験管をブンゼンの炎で強く加熱します。 炎から離した後も光っているかどうか確認します。

d 炭素粉と酸化マグネシウムの混合物で実験を繰り返す。

e bと同様に酸化鉄と炭素の混合物を用意する。

f 試験管を水平に持ち、磁石をガラスの下に走らせます。

g 酸化鉄と炭素の混合物を試験管の中で強く加熱し、変化の兆しを見る

h 5分間加熱したら、試験管を冷やす

f 酸化鉄と炭素の混合物を試験管の中で強く加熱し、変化の兆しを見る。 fと同様に磁性粒子の有無を調べる。

i 各実験について、次のことを記録する。

開始時の混合物の外観（酸化鉄と炭素の混合物については、「それは磁性体ですか」を含む）

加熱中の混合物の外観。

加熱後の混合物の様子（酸化鉄と炭素の混合物については「磁性体かどうか」を含む）

実験2 マグネシウムと二酸化炭素の反応：

実演
a ガスボンベ、またはガス発生器を用いてガス壺に二酸化炭素を入れ、油を塗った蓋をします。

b ハサミでマグネシウムリボンを10cmに切る。

c ブンゼンバーナーに火をつける。

d トングでマグネシウムリボンを持ち、片方をブンゼンバーナーの炎に当てる。 着火したらすぐにガスジャーの蓋を取り、リボンを素早く二酸化炭素の中に突っ込みます。 マグネシウムは二酸化炭素の中で燃え続け、いくつかの黒い炭素の斑点と白い酸化マグネシウムができます。

研究ノート

実験1 金属酸化物で炭素を加熱する。

赤茶色の銅が生成され、炭素/酸化銅の管に光が見えるはずです。 炭素/酸化マグネシウムの管では、光は見えず、最後に混合物の見た目は同じ（黒と白の粒子）である。 (二酸化炭素の検査を勧めている文献もありますが、この条件で炭素粉末を単独で加熱するとこのガスが発生することに注意してください。)

炭素は反応性系列では銅より上でマグネシウムより下です。

炭素+酸化銅→銅+二酸化炭素

酸化銅は炭素により銅に還元される。 (還元とは、このレベルでは酸素の除去です。)

酸化鉛も還元されますが、鉛の毒性があるので注意が必要です。

酸化亜鉛も反応しない酸化物として使用できますが、加熱すると黄色になる(冷却すると白に戻る)ので、生徒を混乱させるかもしれません。

炭素と酸化鉄はもう少し微妙な反応をしています。 管の中身に変化はないが、磁性体の粒子が検出されることが多い。

炭素＋酸化鉄→鉄＋二酸化炭素

このように炭素は反応性系列で鉄より上（ただし、相対的に反応が少ないため、ちょうど上）であることがわかります。 炭素が金属酸化物を還元する能力は、温度が上がると変化する。 したがって、高炉の温度が約1800℃になると、炭素は酸化鉄を還元しやすくなります。

生徒の質問
以下は実験1「炭素と金属酸化物の加熱」について生徒に聞く質問です。

1どの筒で反応が起こるか

2どんな反応の兆候があるか

3どの筒で反応が起こるか

4つの筒で反応が起こるか

5どの筒で反応が起こるか

6どの筒で反応が起こるか

7どの筒で反応が起こるか8筒で反応が起こるか

3 反応度系列におけるマグネシウム、鉄、銅、炭素の位置について、どのように結論づけることができますか？

4 起こった反応があれば、単語式を書きなさい

5 これらの反応で還元されている物質は何ですか？

健康& 安全確認済 2016について