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【小6理科】水よう液の性質を図解で総まとめ—酸性・中性・アルカリ性・リトマス紙・金属をとかす|武蔵野個別指導塾

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リトマス紙とBTB液の判定表、炭酸水の気体、塩酸による金属の変化を図で整理します。水よう液を見分ける例題と練習問題を通して、観察結果を根拠に答える力を育てましょう。

よくあるのは、塾の教材棚の脇で理科のプリントを見直し、「赤いリトマス紙が赤いままだから、酸性です」と書いて手が止まるという場面です。赤という色と酸性という名前は結びついていても、「もとの色」と「調べたあとの色」を区別できていないと、正しい判定にはつながりません。まず、何色の紙を使い、どう変わったのかを順に読み取ることが必要です。

水よう液は、見た目が似ていても同じ性質とは限りません。また、食塩のような固体だけでなく、気体が水にとけている場合もあります。この単元では、外見だけで決めず、調べる目的に合った方法を選ぶことを学びます。色が変わる、あわが出る、金属の形が見えなくなるといった観察を、理由のある説明に変えていきましょう。

保護者がお子さまの答えを確かめるときも、最初から物の名前を尋ねる必要はありません。「何を使って調べたのか」「どんな変化を見たのか」と問いを分けると、どこで判断がずれたかを確かめやすくなります。

この単元で身につけること

小5の「物のとけ方」で学んだ、とけた物は見えなくなってもなくならないという考えが土台になります。小6では、それに加えて、物が別の物に変わる場合もあることを実験結果から考えます。どちらの説明が合うのかを、見た目だけで決めないことが学習の中心です。

基本の考え方

水よう液は、無色とは限りません

食塩を水にとかすと、食塩の粒は見えなくなります。十分にとけているとき、食塩は水よう液全体に広がっていて、しばらく置いても底に食塩だけがたまるわけではありません。このように、物が水にとけてできた液を水よう液といいます。とけ残りがある容器では、そのとけ残りと、とけた物を含む液の部分を区別します。

水よう液はすき通っています。ただし、「すき通っている」は「色がない」と同じ意味ではありません。色が付いていても、にごらずすき通った水よう液はあります。反対に、白くにごった液を、白い色が付いた水よう液だとすぐに決めることはできません。ノートでは「無色」と「すき通る」を別の観察項目として記録すると、この混同を防げます。

とけている物は、いつも固体とは限りません。炭酸水は二酸化炭素が水にとけた水よう液です。食塩水では水をじょう発させると食塩が残りますが、気体がとけている水よう液では、気体が出ていくため、固体が残らない場合があります。「何も残らなかった」という結果だけで、もとの液をただの水と決めないようにします。

リトマス紙は、変わった色だけでなく出発点を見ます

水よう液は、酸性・中性・アルカリ性に分けることができます。この分け方を調べる道具の1つがリトマス紙です。青色リトマス紙が赤色に変わると酸性、赤色リトマス紙が青色に変わるとアルカリ性と判断します。中性では、青色の紙も赤色の紙も色が変わりません。

酸性の水よう液では、赤色リトマス紙は赤色のままです。アルカリ性の水よう液では、青色リトマス紙は青色のままです。そのため、片方の紙で「変化しなかった」だけでは、中性と決められません。赤色の紙が変わらない結果は、酸性でも中性でも起こります。青色の紙が変わらない結果は、中性でもアルカリ性でも起こります。

図1のように、もとの紙の色ごとに行を分けて見ると、変化の有無を整理できます。表の「青→赤」は、青色の紙を使い、その紙が赤色に変わったという意味です。矢印の左と右を逆に読まないことが出発点になります。

図1 リトマス紙の色の変化とBTB液の判定表

BTB液も、水よう液の性質を色で調べるための液です。調べる水よう液に加えたあとの色は、酸性で黄色、中性で緑色、アルカリ性で青色になります。BTB液については、リトマス紙のような「青から赤」という変化の組を覚えるのではなく、判定するときの色を性質と対応させます。

学校で扱う代表的な例では、塩酸や炭酸水は酸性、食塩水は中性、石灰水やアンモニア水はアルカリ性です。学校の実験で用いる水は中性として扱います。身近な食品や飲み物にはいろいろな物が含まれるため、見た目や名前だけでこれらの例に当てはめることは避けましょう。「すっぱいから調べるためになめる」という方法も使いません。

気体と金属の実験は、観察と結論をつなげます

炭酸水のふたを開けると、あわが見えることがあります。このあわは、水にとけていた気体が出てきたものです。ただし、あわが出るという観察だけでは、気体の名前までは決まりません。学校では、炭酸水から出てきた気体を石灰水で調べ、白くにごる結果を手がかりに、二酸化炭素であることを確かめます。

「石灰水はアルカリ性」と「石灰水は二酸化炭素を調べるときに使う」は、同じ液についての別の説明です。前者は液の性質、後者は調べるための使い道を表します。リトマス紙で石灰水そのものを調べる場面と、石灰水に気体を通して変化を見る場面を分けて読むと、問題文を追いやすくなります。

塩酸には、鉄やアルミニウムなどの金属をとかす性質があります。学校で適切に用意された実験では、金属を入れるとあわが出て、金属が小さくなる様子を観察します。ここで出る気体は水素で、炭酸水から出る二酸化炭素とは違います。水素は燃えやすい気体なので、火を近づけて確かめるようなことはしません。

金属が見えなくなったあと、金属をとかした液から水をじょう発させて残った物を調べると、もとの金属とは性質が違います。これが、金属が塩酸によって別の物に変わったと考える根拠です。食塩を水にとかして取り出す場合と、金属を塩酸にとかす場合を、見えなくなったという共通点だけで同じ変化にしないようにします。

薬品を扱う実験や加熱は、先生の指示と学校の設備のもとで行います。保護眼鏡などの決まりを守り、液をなめたり、容器に顔を近づけて直接においをかいだりしません。液ごとに器具を分け、残った液を勝手に混ぜないことも必要です。家庭では、塩酸や洗剤を用意して同じ実験を再現する必要はありません。

例題で解き方を確かめる

例題1 片方の紙が変わらなかったらどう考えますか

ある水よう液に赤色リトマス紙を付けると、赤色のままでした。続いて、その水よう液を別の青色リトマス紙で調べると、赤色に変わりました。この水よう液は、酸性・中性・アルカリ性のどれですか。また、最初の結果だけで決められないのはなぜですか。

  1. 最初の結果を「赤→赤」と記録します。赤い紙が赤いままなのは酸性と中性の両方で起こるため、候補を残す必要があるからです。
  2. 次の結果を「青→赤」と記録します。変わる前が青色なので、これは酸性を示す変化に当たるからです。
  3. 両方の結果に合う性質を選びます。最初の結果とも矛盾しない酸性を選べば、観察をすべて使った説明になるからです。

答え:酸性です。赤色の紙が変わらない結果だけでは、酸性と中性を区別できないためです。

この問題で「赤色になったから」とだけ書くと、最初から赤かった紙のことなのか、青色から変化した紙のことなのかが伝わりません。「青色リトマス紙が赤色に変わったから」と、道具と変化を一続きに書くと、判断の根拠が明確になります。

例題2 食塩水の重さは何を合わせますか

水90 gに食塩10 gをすべてとかしました。容器の重さを除いた食塩水の重さは何gですか。その後、学校の実験で水だけが20 gじょう発し、食塩のとび散りや液のこぼれがなかったとします。残った食塩水の重さと、その中にある食塩の重さを答えましょう。食塩はすべてとけたままとします。

  1. とかす前の水と食塩の重さを足します。食塩の粒が見えなくなっても食塩は液の中にあるので、90+10=100として求められるからです。
  2. 食塩水全体の重さから、じょう発した水の重さを引きます。外へ出ていったのは水20 gなので、100-20=80となるからです。
  3. 食塩が外へ出たかを問題文で確かめます。とび散りもこぼれもない条件では、食塩は10 gのまま残っているからです。

答え:はじめの食塩水は100 g、残った食塩水は80 g、その中の食塩は10 gです。

計算では、数字だけでなく「何の重さか」を式のそばに書くことが役立ちます。残る水は90-20=70 gで、それに食塩10 gを合わせても80 gです。別の求め方で同じ結果になることを確かめれば、食塩まで一緒に減らしていないかを見直せます。

この計算をそのまま塩酸と金属の実験に当てはめないことにも注意します。金属を塩酸にとかすと気体が生じ、開いた容器から外へ出ていく場合があります。どの物が入ったか、どの物が出たかを確かめずに、容器内の液だけの重さを決めることはできません。

例題3 見た目が同じ液を順に見分けます

A・B・Cの容器には、水・食塩水・炭酸水がそれぞれ入っています。ほかの物は混ざっていないものとします。青色リトマス紙で調べると、Bだけが紙を赤色に変えました。先生が別に取り分けたAとCの液から水をじょう発させたところ、Aには白い固体が残り、Cには何も残りませんでした。それぞれの中身を答えましょう。

  1. 候補と酸性の関係を確かめます。この問題の候補の中で酸性なのは炭酸水なので、青色の紙を赤色に変えたBを先に決められるからです。
  2. AとCには水か食塩水が残ると整理します。Bが決まったあとの候補を書き直すと、次に何を区別すべきかがはっきりするからです。
  3. 固体が残ったかを比べます。食塩水から水がなくなると食塩が残るので、Aが食塩水、Cが水と判断できるからです。

答え:Aは食塩水、Bは炭酸水、Cは水です。

図2のように、最初の調べ方ですべてを決めようとせず、候補をしぼってから別の結果を使います。矢印の先は、調べた順に候補が分かれる様子を示しています。

図2 色の変化と残る物から候補をしぼる見分け方

この見分け方が成り立つのは、候補が水・食塩水・炭酸水だと問題文に示されているからです。塩酸も候補に入っていれば、「酸性だから炭酸水」とは決められません。また、水だけでなく炭酸水も固体を残さないので、最初に全部をじょう発させた結果だけでは、水と炭酸水を区別できません。観察結果と候補の範囲を、必ず一緒に読みます。

例題4 取り出した物は、もとの金属ですか

学校で、アルミニウムを塩酸にとかしました。その液から水をじょう発させて残った物を調べると、もとのアルミニウムのような金属の光沢は見られませんでした。また、先生が用意した比較実験では、新しいアルミニウムに塩酸を加えるとあわが出ましたが、残った物に塩酸を加えても同じようにはあわが出ませんでした。残った物について、どのように考えられますか。

  1. もとのアルミニウムの特徴を取り出します。金属の光沢と、塩酸を加えたときにあわが出ることが、比較の基準になるからです。
  2. 残った物の結果を同じ項目で比べます。見た目だけでなく塩酸への変化も違うので、単なる形の違いだけでは説明しにくいからです。
  3. 性質の違いを根拠に結論を書きます。液から固体が残ったという事実だけでは、もとの金属が戻ったとはいえないからです。

答え:残った物はもとのアルミニウムとは性質が違い、アルミニウムは塩酸によって別の物に変わったと考えられます。

ここでは、残った物の詳しい名前を覚えることよりも、結論を支える観察を挙げることが大切です。「別の物になったから性質が違う」と逆向きに説明するのではなく、「調べると性質が違ったので、別の物になったと考える」と、実験から考えた順に書きましょう。

つまずきやすいところと直し方

「赤い紙が赤いままなので、中性」と書いてしまいます

誤った書き方は「リトマス紙の色が変わらなかったので、中性です」です。どこが違うかというと、使った紙の色が書かれておらず、片方だけの結果で決めている点です。色が変わらないことは、中性だけの特徴ではありません。

正しい書き方は「赤色リトマス紙も青色リトマス紙も色が変わらなかったので、中性です」です。片方しか調べていない問題なら、わかるところまで答えます。赤色の紙だけが赤色のままであれば、「酸性か中性であり、この結果だけでは決められない」と書けば十分です。

直すときは、表を丸ごと暗記し直すよりも、問題文の紙の色に線を引き、矢印で変化を表す方法が向いています。「変わらない」を空欄にせず「赤→赤」と書くと、観察した内容が残り、あとから別の結果を追加しやすくなります。

「あわが出たので、二酸化炭素」と決めてしまいます

誤った書き方は「あわが見えたので、その気体は二酸化炭素です」です。どこが違うかというと、あわは気体があることを示す一方で、気体の種類を示すものではない点です。塩酸に金属を入れたときにもあわは出ますが、炭酸水から出る気体とは違います。

正しい書き方は「炭酸水から出た気体によって石灰水が白くにごったので、二酸化炭素だと考えられます」です。観察したあわと、その気体をさらに調べた結果を分けて記録します。「あわが出た」は見た事実、「二酸化炭素である」は調べた結果から導く判断です。

お子さまが気体の名前をすぐに答えたときは、「名前を決めるために使った結果はどれですか」と尋ねてみましょう。すべてのあわを同じ気体として扱っていないか、理由を聞くことで確かめられます。家庭で別の気体を発生させる実験はせず、学校の記録を読み比べます。

「金属が見えないので、なくなった」と書いてしまいます

誤った書き方は「アルミニウムは塩酸に入れると、なくなります」です。どこが違うかというと、形が見えなくなった観察から、物そのものが何もなくなったと飛び越えている点です。さらに「水をじょう発させると、もとのアルミニウムが戻る」という説明も、取り出した物の性質を確かめていません。

図3のように、もとの金属と残った物を、同じ観点で左右に並べて比較します。この図は例題4の観察結果を整理したもので、家庭で実験を行う手順を示したものではありません。

図3 もとのアルミニウムと残った物の性質の比較

正しい書き方は「アルミニウムは塩酸によって別の物に変わりました。液から残った物は、もとのアルミニウムと性質が違います」です。図3の上下の結果をそれぞれ文に戻すと、見た目と塩酸への変化という複数の根拠を使えます。

食塩水から取り出した食塩は、もとの食塩と同じ性質をもちます。それに対して、この金属の実験では性質の違う物が残ります。「とかす」という言葉が共通していても、そのあとに何が起こるかまで同じとは限りません。ことばの印象より、比較した結果に合わせて説明を選びます。

練習問題

練習1

ある水よう液を調べると、赤色リトマス紙が青色になり、青色リトマス紙は青色のままでした。この水よう液の性質を答えましょう。また、BTB液を加えると何色になると考えられますか。理由には、色が変化した紙の結果を使ってください。

練習2

水80 gに食塩5 gをすべてとかしました。容器の重さを除く食塩水の重さを答えましょう。さらに、水だけが15 gじょう発し、とび散りやこぼれがなかったとき、残る水と食塩水全体の重さをそれぞれ求めましょう。食塩はすべてとけたままとします。

練習3

D・E・Fには、水・食塩水・炭酸水がそれぞれ入っています。BTB液を加えた試料はDだけが黄色になり、EとFは緑色でした。BTB液を加えていない別の試料から水をじょう発させると、Fだけに白い固体が残りました。D・E・Fの中身を答えましょう。

練習4

ある人が「アルミニウムを塩酸にとかした液から固体が残ったので、もとのアルミニウムを取り出せた」と説明しました。この説明では何が不足していますか。確かめる観点を挙げて、例題4の結果ならどう考えるかを書きましょう。

答えと解説

練習1の答え:アルカリ性で、BTB液は青色になります。赤色リトマス紙が青色に変わったことが根拠です。青色の紙が変わらなかったことだけを使うと、中性との区別が付かないので注意します。

練習2の答え:はじめの食塩水は85 g、残る水は65 g、残る食塩水は70 gです。80+5=85、80-15=65、65+5=70と求めます。食塩は5 gのままなので、食塩水全体から引く重さも水の15 gだけです。

練習3の答え:Dは炭酸水、Eは水、Fは食塩水です。黄色は酸性を示すため、候補の中ではDが炭酸水です。残る中性の液は、固体が残るFが食塩水、残らないEが水です。BTB液自体を混ぜた影響を避けるため、残る物の比較には別に取った試料を使っています。

練習4の答え:残った物ともとのアルミニウムの性質を比較することが不足しています。金属の光沢や塩酸を加えたときの変化を比べます。例題4では性質が違うので、もとのアルミニウムが戻ったのではなく、別の物に変わったと考えられます。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

水よう液を見分ける学習は、今後、物の性質や変化をより詳しく調べるときの基礎になります。道具の使い方だけでなく、結果から言える範囲を考える力もつながります。酸性とわかっても物の名前までは決まらないように、分類と正体の決定は別の段階です。

家庭で5分ほどでできる確かめ方の1つは、紙に「赤→赤」「青→赤」などの結果を書いて、図1のどの列に合うかを探すことです。保護者が片方の結果を隠し、お子さまに「まだ残る候補」を答えてもらいます。紙の色そのものを使う必要はなく、文字と矢印だけで進められます。答えが合ったら、どの結果で候補が決まったかまで説明してもらいましょう。

もう1つは、保護者と一緒に、家庭にある未開封の無糖の炭酸水の表示を読み、とけている気体に関係する言葉を探すことです。表示に「炭酸」などの語があることを確かめ、教科書の炭酸水の説明と結びつけます。表示を読むことと、実験で気体を確かめることは区別し、「石灰水ならどんな結果が予想されるか」を口頭で答えます。容器を開けたり振ったりする必要はありません。

個別指導では、リトマス紙の表で止まる場合は「変わる前とあと」の読み取りに戻り、重さの問題で止まる場合は「水と、とけている物を合わせた全体」の意味に戻って確かめます。金属の変化では、観察した事実と、そこから考えた結論を別の文にしてからつなぎます。

まとめ

水よう液の問題では、名前を早く言えることと、根拠を説明できることは別です。赤い紙を見たら、もとは何色だったかを確かめます。残った固体を見たら、もとの物と性質が同じかを問い直します。答えがまだ決まらないときにも、残っている候補を示せれば、次に調べることが見えてきます。

保護者がお子さまのノートを見るときには、正しい名前の横に、判断に使った観察が書かれているかを確かめてみましょう。すき通った液の正体を語る根拠は、見た目の印象ではなく、条件をそろえて比べた変化にあります。

本気になった日が、入塾の日。

お子様の教育、迷ったら「丸投げ」してください。必ず、期待以上の結果で返します。武蔵野で育む、武蔵境で学ぶ。

電話は年中無休。365日、24時間、お電話可能。

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