【小5理科】物のとけ方を図解で総まとめ—水よう液・とける量と温度・ろ過・取り出し方｜武蔵野個別指導塾

食塩が見えなくなっても重さが変わらない理由から、温度ととける量のグラフ、ろ過と取り出し方までを図で整理します。条件を比べる例題や練習問題を通して、実験結果を理由つきで説明する力を育てましょう。

よくあるのは、美術室の床のタイルに映る水入れを見ながら、「絵の具も食塩も、水に入れてかき混ぜるから同じとけ方だよね」と考えて、説明が止まってしまう場面です。水の中に物が見えなくなったように見えても、それだけでは、とけたと言い切れません。すき通っているか、にごっているか、底に物が残っているかを分けて見る必要があります。

「物のとけ方」で学ぶのは、食塩を早くとかす方法だけではありません。見えなくなった物がどこにあるのかを重さで確かめ、どんな条件ならさらにとけるのかを調べ、もう一度取り出す方法まで考えます。見た目の変化と、物そのものがなくなることを区別する学習です。

お子さまが「とけたから消えた」と答えたときは、すぐに言葉を直すより、「水と食塩を合わせた重さは、どうなると思いますか」と問い直してみてください。目だけでなく、はかりや実験の記録も使うと、考えを確かめる道筋ができます。

この単元で身につけること

• 水よう液の特徴を説明します。物が水にとけると、すき通った状態で全体に広がります。色がついていても、すき通っていれば水よう液である場合があります。
• とかす前後の重さを比べます。水や食塩が外に出たり、外から加わったりしなければ、全体の重さは変わりません。見えなくなった食塩の重さも含めて考えます。
• とける量の限度を調べます。同じ温度で同じ量の水にとける物の量には限度があり、長く混ぜ続ければ何でも全部とけるわけではありません。
• 水の量と温度の影響を分けます。水を増やす実験と、水を温める実験では、変える条件が違います。物の種類によって、温度を変えたときのとける量の変化も違います。
• ろ過と取り出し方を使い分けます。とけ残りはろ過で分けられますが、水にとけている食塩はろ紙を通ります。とけている物を取り出すには、水のじょう発や冷却を考えます。

前に学んだ「形が変わっても物の重さは変わらないこと」と「水はじょう発すること」が、この単元で結びつきます。結果を覚えるだけでなく、何を変えて何をそろえたかまで説明できることを目指します。

基本の考え方

水にとけると、すき通って全体に広がります

食塩を水に入れてよくかき混ぜると、白い粒が見えなくなります。十分にとけた食塩は水全体に広がり、その液はすき通っています。このように、物が水にとけた液を「水よう液」といいます。食塩が水にとけたものは食塩水で、水よう液の仲間です。

「すき通っている」と「色がない」は、同じ意味ではありません。すき通るとは、向こう側を見通せる状態です。色がついていても向こう側が見える水よう液はあります。一方、白くにごって向こう側が見えない液を、色が薄いという理由だけで水よう液と判断することはできません。

水よう液になった食塩は、時間がたつと全部が底へ沈むわけではありません。水の量や温度が変わらず、食塩がとけている状態が保たれていれば、全体に広がったままです。上の方にも下の方にも、とけた食塩があります。底に白い粒が見えたときは、初めからとけ残っていたのか、水が減ったのか、条件を調べる必要があります。

ただし、食塩を入れた直後は、まだとける途中です。その瞬間の様子を見て「場所によって同じではないから水よう液ではない」と決めるのも早すぎます。よくかき混ぜ、十分にとけたあとの状態を観察します。観察した時点を書くことも、実験の記録では欠かせません。

図1のように、水80gに食塩20gが全部とけたとき、できた食塩水の重さは100gです。容器の重さを除き、水や食塩をこぼさず、水のじょう発も考えない条件で比べています。右の食塩水の中に白い粒が描かれていないのは、食塩がなくなったという意味ではありません。

水よう液の重さは、「水の重さ＋とけた物の重さ」で求めます。もしとけ残りがあるなら、とけ残りを除いた水よう液と、とけ残りも含めた全体を分けて考えます。はかりが示しているのは何の重さかを、先に決めることが大切です。

とける量には限度があり、水の量と温度が関係します

同じ温度の水に食塩を少しずつ加えると、初めは全部とけても、やがて底に粒が残るようになります。十分にかき混ぜても、それ以上とけない状態になるのです。ある温度の、一定量の水にとける物の量には限度があります。「まだかき混ぜ方が足りない」と決めつけず、限度に達した可能性を考えます。

ここで区別したいのが、「とける速さ」と「とける量の限度」です。かき混ぜることは、物がとけるのを助けます。しかし、水の量も温度も同じままで、いつまでもとける量が増え続けるわけではありません。速くとけるかという問いと、最後にどれだけとけるかという問いでは、確かめる内容が違います。

水を増やすと、同じ温度でもとける量の限度は増えます。同じ種類の物で、温度も同じなら、水の重さが2倍になると、とける量の限度も2倍として考えられます。ただし、これは「水」を2倍にした場合です。水よう液全体の重さを2倍と読み替えてはいけません。

温度を上げた場合は、物の種類に注目します。ミョウバンは、水の温度を上げると、とける量が大きく増えます。食塩は、温度を上げても、とける量はあまり増えません。「どちらも水にとける物だから、温めれば同じだけ増える」とは考えられないのです。

水の量の影響を調べるなら、水の温度と物の種類をそろえます。温度の影響を調べるなら、水の量と物の種類をそろえます。温める間に水がじょう発して減ると、水の量まで変わってしまいます。学校の実験では、先生の指示に従って水の量や温度を確かめ、比べる条件がずれないようにします。

とけ残りを分ける方法と、とけた物を取り出す方法

水にとけていない物を、ろ紙を使って水よう液から分ける操作を「ろ過」といいます。底に食塩がとけ残っている食塩水をろ過すると、とけ残った食塩はろ紙に残ります。一方、水にとけている食塩は、水とともにろ紙を通ります。ろ過した液がすき通っていても、それを水だけになったと判断してはいけません。

とけた物を取り出すには、水の量や温度を変える方法があります。食塩水の水をじょう発させると、水が減って、食塩が出てきます。水が空気中へ出ていくので、残った物だけをはかれば重さは減ります。これは「食塩がとけると重さが変わらない」という決まりとの矛盾ではなく、比べる範囲から水が出ていったためです。

温かい水にミョウバンが十分多くとけているときは、冷やす方法でも取り出せます。温度が下がると、とけていられる量の限度が小さくなり、その限度を超えた分が固体として出てくるからです。冷やしたあとの限度よりも少ない量しかとけていなければ、冷やしても固体は出てきません。

食塩は温度によるとける量の変化が小さいため、冷やすだけでは多くを取り出しにくい物です。取り出し方を選ぶときは、物の名前だけを暗記するより、「水を減らすのか」「とける量の限度を下げるのか」と考えると理由がつながります。学校で加熱して調べる場合は、保護眼鏡などの安全の決まりを守り、先生の指示に従います。家庭で同じ加熱操作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　とけたと判断できる観察を選びます

食塩を水に入れて十分にかき混ぜた液Aと、細かい砂を水に入れてかき混ぜた液Bがあります。Aはすき通っていて底に粒がなく、Bは直後ににごり、しばらく置くと砂が底にたまりました。水よう液と判断できるのはどちらでしょうか。また、その理由を説明しましょう。

1. すき通っているかを比べます。水よう液の特徴に結びつく観察を選ぶためです。Aはすき通っていますが、Bはかき混ぜた直後ににごっています。
2. 底にたまった物があるかを確認します。かき混ぜて水中に広がっただけの状態と、とけた状態を区別するためです。Bの砂は、置くと底にたまっています。
3. 観察結果を理由の文にします。「よく混ぜたから」では、AとBの違いを説明できません。Aのすき通った様子と、粒が残っていないことを書きます。

答え：Aです。食塩の粒が見えなくなり、すき通った液になっているからです。

この問題では、中に入れた物も観察の条件も示されています。知らない液を見ただけで、中身が食塩だと決める問題ではありません。「水よう液だと判断すること」と「何がとけているかを特定すること」は別です。実験で使った液は、味見をして確かめません。

例題2　容器を含む重さから食塩水の重さを求めます

空の容器の重さは40gです。この容器に水80gと食塩20gを入れ、食塩を全部とかしました。水や食塩をこぼさず、水もじょう発しなかったとします。食塩水だけの重さと、容器を含めてはかった重さをそれぞれ求めましょう。

1. 求めるものを分けます。食塩水だけの重さと、はかりに載せる全体の重さを混同しないためです。食塩水に含めるのは、水ととけた食塩です。
2. 水と食塩の重さを足します。食塩は見えなくなっても食塩水の中にあるので、80＋20＝100gです。
3. はかりに載る容器の重さを加えます。容器ごとはかる場合には容器も重さに含まれるため、100＋40＝140gです。

答え：食塩水だけでは100g、容器を含めると140gです。

図1の100gは、食塩水だけの重さに当たります。もし140gと書いてから迷ったら、計算をやり直す前に「容器を含めた答えになっていないか」を見直しましょう。数の計算が合っていても、求める対象が違えば正しい答えにはなりません。

例題3　温度の影響を表とグラフから読み取ります

次の表は、この問題で使う実験の記録です。それぞれ水50gを使い、各温度でとける量の限度を調べました。計算と読み取りには表の値を使います。温度を20℃から60℃に上げたとき、食塩とミョウバンでは、どちらのとける量が大きく増えたでしょうか。

図2のように、同じ温度の記録を上下に比べると、とける量の違いが読み取れます。この図では、横軸の同じ間隔が同じ温度差を、縦軸の同じ間隔が同じ重さの差を表しています。線は記録した点どうしを結んだもので、間のすべての温度で実際に測定したことを意味しません。

1. 水の量がそろっているかを確かめます。温度以外の条件が変わると、増えた理由を温度だけに結びつけられないためです。どちらも水50gで調べています。
2. 同じ物について、初めとあとの値を引き算します。比べたいのは最後の量ではなく増えた量なので、食塩は19−18＝1g、ミョウバンは28−6＝22gです。
3. 増えた量を比べ、温度との関係を言葉にします。22gは1gより大きいため、この記録ではミョウバンの方が大きく増えたと判断できます。

答え：ミョウバンです。20℃から60℃で22g増え、食塩の1gより増え方が大きいからです。

「60℃ではミョウバンが28gとける」と読むだけでは、温度を上げた影響を説明しきれません。初めの量との差を求めることが必要です。また、表の食塩の値は20℃と40℃で同じですが、これだけを根拠に「食塩はどんな温度でも同じ量しかとけない」と広げないようにします。

例題4　冷やして出てくるミョウバンの重さを求めます

例題3の記録を使います。水50gにミョウバン28gを60℃で全部とかし、水を減らさず20℃まで冷やしました。十分に時間を置いて、表の限度を超えた分が出てきたとき、取り出せるミョウバンは何gでしょうか。

1. 初めにとけていた量を確認します。もとの材料の量ではなく、冷やす前に水の中にとけていた量から考えるためです。この場合は28g全部がとけています。
2. 冷やしたあともとけている量を表から読みます。冷やすと全部が出てくるわけではないためです。20℃の水50gには、6gまでとけていられます。
3. 初めの量から、とけて残る量を引きます。限度を超えた分が固体として出てくるので、28−6＝22gです。
4. 全体の重さでも確かめます。残る水よう液は50＋6＝56gで、出てきた22gを加えると78gです。初めの50＋28＝78gと一致します。

答え：取り出せるミョウバンは22gです。

計算で求めた22gは、付着した水を含めないミョウバンそのものの重さです。実際にぬれたろ紙ごとはかると、水やろ紙の重さも入ります。実験の測定値と計算上の値を比べるときは、何を含めてはかったのかをそろえてください。

つまずきやすいところと直し方

「見えなくなったので重さは水だけになります」

誤った書き方は、「食塩が消えたので、水80gに食塩20gをとかしても80gです」です。どこが違うかというと、粒が見えなくなったという観察を、食塩が外へ出たことと取り違えています。こぼしたり水がじょう発したりしていないなら、水と食塩を合わせた重さは変わりません。

正しい書き方は、「食塩が水にとけても食塩は残っているので、食塩水の重さは80＋20＝100gです」です。説明が難しい場合は、紙に「水」「食塩」「容器」の欄を作り、どれを答えに含めるかに丸をつけます。まず対象を整理してから、足し算を選びましょう。

とけ残りがある場合には、さらに注意が必要です。水よう液だけの重さを求める問題で、入れた食塩の全量を足すとは限りません。「とけた分」と「底に残った分」を別々に書くと、全体の重さと水よう液の重さを混同せずに済みます。

「ろ過すれば、とけた食塩もろ紙に残ります」

誤った書き方は、「食塩水をろ過すると、食塩がろ紙に残って、水だけが下に出ます」です。どこが違うかというと、ろ過で分けられるとけ残りと、水にとけている食塩を同じものとして扱っています。水にとけた食塩は、ろ紙を通り抜けます。

正しい書き方は、「とけ残った食塩はろ紙に残り、水にとけた食塩は水とともにろ紙を通ります」です。図3のように、上にあるとけ残りと、下に集まる食塩水を分けて見ます。図では、ろ紙に残る物を見やすく大きく描いています。下の液は、食塩の粒が描かれていなくても食塩水です。

学校でろ過するときは、ろ紙をろうとに合わせてセットし、液はガラス棒に伝わせて注ぎます。液面をろ紙のふちより上にしないのは、ろ紙を通らずに液やとけ残りが流れ出るのを防ぐためです。また、ろうとの脚の先を受ける容器の内側につけると、液が飛び散りにくくなります。器具の扱いは先生の指示に従い、図3は操作の細部ではなく、何が分かれるかを表す模式図として読みます。

「温めれば何でも同じだけとけ、冷やせば全部出ます」

誤った書き方は、「温めると食塩もミョウバンも同じようにたくさんとけ、冷やすと全部取り出せます」です。どこが違うかは、物の種類による違いと、冷やしたあともとけている量を無視した点です。図2では、食塩とミョウバンの線の上がり方が違っています。

正しい書き方は、「温度によるとける量の変化は物によって違い、冷やしたあとの限度を超えた分が出てきます」です。例題4では、初めの28gのうち6gは水にとけたまま残ります。計算の前に「もとからある量」「冷やしたあともとける量」「出てくる量」の順に欄を作ると、引き算の意味がはっきりします。

なお、とける量の限度は、毎回必ずその量だけとけているという意味ではありません。6gまでとける条件でも、3gしか入れていなければ、とけているのは3gです。「限度」と「実際に入れた量」を両方見ることが、取り出す問題の確実な直し方になります。

練習問題

例題3の表を使う問題では、水の重さと温度を先に確認してください。答えだけでなく、どの記録や決まりを使ったかを短く添えると、読み取りの間違いを見つけやすくなります。

練習1

容器の重さを除き、水120gに食塩15gを全部とかしました。こぼれや水のじょう発がないとき、食塩水の重さは何gですか。食塩が見えなくなってもその重さを含める理由も書きましょう。

練習2

水50gと水100gに、それぞれ20℃で食塩がどれだけとけるかを調べます。水の量による違いを調べるため、物の種類以外に何を同じにしますか。また、例題3の表を使うと、水100gにとける食塩の限度は何gと考えられますか。

練習3

水50gにミョウバン20gを60℃で全部とかし、水を減らさず20℃まで冷やしました。十分に時間を置き、限度を超えた分が出てきたとき、何g取り出せますか。例題3の表の28gから引いてよいかも考えましょう。

練習4

水50gに食塩20gを入れ、20℃で十分にかき混ぜました。例題3の表のとおり18gがとけ、残りは底に残りました。これをろ過したとき、ろ紙に残る食塩は何gですか。水よう液はすべて下の容器に移り、水のじょう発や付着は考えないものとして、下の食塩水の重さも求めましょう。

答えと解説

練習1の答えは135gです。120＋15＝135gと求めます。食塩は水全体に広がって見えなくなったのであって、外に出たり、なくなったりしていません。この条件では、とかす前の水と食塩の合計と、とかしたあとの食塩水の重さは同じです。

練習2の答えは、水の温度を同じにし、限度は36gです。水の量だけの影響を比べたいので、両方とも20℃にそろえます。水100gは50gの2倍なので、18×2＝36gです。どちらも十分にかき混ぜ、とける量の限度まで調べることもそろえます。

練習3の答えは14gです。実際にとけていたのは20gで、20℃では6gがとけたまま残るので、20−6＝14gです。60℃での限度28gは、実際に入れた量ではありません。残る水よう液56gと出てきた14gの合計は70gで、初めの水50gとミョウバン20gの合計にも一致します。

練習4の答えは、ろ紙に残る食塩が2g、下の食塩水が68gです。とけ残りは20−18＝2gで、とけた18gは水50gとともにろ紙を通るので50＋18＝68gです。2＋68＝70gとなり、もとの50＋20＝70gと同じです。ろ過では食塩を全部取り出せないことも確かめられます。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

この学習は、小6の「水よう液の性質」につながります。すき通った液にもいろいろな物がとけており、見た目が似ていても性質が同じとは限りません。見た目だけで結論を出さず、調べ方を選び、結果を根拠にする姿勢が次の学習でも役立ちます。

家庭では、保護者が付き添い、5分ほどでできる確かめ方を選びます。1つ目は、割れにくい透明な容器に常温の水を入れ、少量の食塩を混ぜて、後ろの紙の文字が見えるかを観察する方法です。塩を一度に多く入れず、見えていた粒がどうなるかを見ます。味見はせず、終わったら片付けて手を洗ってください。

2つ目は、はかりがある場合の重さの比較です。ふたのできる容器に水を入れ、食塩を少量入れた小皿とふたも一緒にはかります。次に食塩を水に移してとかし、ふたを閉め、空になった小皿も一緒にはかります。前後で同じ物をすべて載せるのが要点です。こぼれや小皿に残った食塩に注意し、表示の小さな揺れは、はかりの細かさや置き方も含めて考えます。

どちらも加熱は不要です。熱湯や火を使って取り出す実験は家庭では行わず、冷やしたときに出る量は表を使って確かめられます。個別指導で答えが合わないときは、まず「水」「水よう液」「とけ残り」の区別まで戻り、次に表のどの行を選んだかを確かめます。

まとめ

問題を読み直すときは、最初に水の量、次に温度、最後に実際に入れた物の量を囲んでみましょう。数字が同じでも、それが水の重さなのか、とける限度なのかで使い方は変わります。図の中で見える物だけを数えず、見えないまま液の中にある物も考えに入れると、ろ過や冷やす操作の前後を一本の道筋で説明できます。

「食塩はどこへ行ったのですか」という問いには、すき通った見た目だけでなく、合計の重さからも答えられます。見えなくなった食塩にも、重さという確かな手がかりが残っています。