まとめ
【定義】
集気びんの口に蓋をすることで、捕集した気体が外部へ散逸するのを防ぐために用いられる平滑な板状の器具。
学習の要点
- 重要語句：水上置換法、下方置換法、上方置換法、助燃性
- 用語の意義：気体の性質（水溶性と密度）に応じた適切な捕集方法の実施と、捕集した気体の保存に不可欠な役割を果たす。
解説
実験において気体を発生させ、集気びんに捕集する際、気体の性質に応じて3つの方法が使い分けられる。
1. 水上置換法：水に溶けにくい気体を捕集する方法。水槽内で水を満たした集気びんを逆さに立て、気体を送り込む。捕集した気体の量を確認しやすく、空気の混入が最も少ない。
2. 下方置換法：水に溶けやすく、空気よりも密度が大きい気体を捕集する方法。びんの口を上にし、管を底まで入れて空気を押し出すように貯める。
3. 上方置換法：水に溶けやすく、空気よりも密度が小さい気体を捕集する方法。びんの口を下向きにして管を差し込み、空気を押し出すように貯める。
捕集した気体が逃げないよう、ガラス板でびんの口に密閉を行う。特に酸素は「助燃性（燃焼を助ける性質）」を持ち、酸素中で物質を燃焼させると激しい反応を示す。線香の炎、木炭の赤光、硫黄の青白い炎、鉄線の火花などは、酸素濃度の高い環境下特有の燃焼形態である。
補足
ガラス板は、すり合わせ加工が施されているものを用いることで密閉性を高めることができる。また、水上置換法で気体を捕集した後は、水中でガラス板を差し込み、そのままびんの口を塞ぐことで空気の混入を防ぐ。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
ガラス板は、集気びんなどの入れものにふたをして、中に入れた気体が外ににげないようにするために使う道具です。
気体を集める方法には、次の3つがあります。どの方法を使うかは、その気体が「水に溶けやすいか」や「空気より重いか軽いか」によって決まります。
・水じょう置換法：水の中で集める方法（水に溶けにくい気体向き）
・下方置換法：びんの口を上にして集める方法（空気より重い気体向き）
・上方置換法：びんの口を下にして集める方法（空気より軽い気体向き）
また、酸素という気体には「ものを燃やすのを助けるはたらき」があります。酸素が入ったびんの中で、火のついた線香や木炭、鉄などを入れると、空気の中で燃やすときよりも、ずっとはげしく燃える様子を観察することができます。
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