まとめ
【定義】
物質が占めている空間の大きさのこと。本実験においては、単位として立方センチメートル(cm³)が用いられる。
学習の要点
- 重要語句:触媒(二酸化マンガン)、反応速度、比例関係、過酸化水素水
- 用語の意義:化学反応において、発生する物質の総量は反応物の量に依存し、反応の速さは触媒の表面積や量に影響を受ける。
解説
過酸化水素水に二酸化マンガンを加えると酸素が発生する。この実験において、二酸化マンガンの量は酸素の最終的な発生量には影響を与えない。二酸化マンガンは触媒として働き、それ自体は反応前後で変化しないためである。
一方で、二酸化マンガンの量が増えるほど過酸化水素水と触媒が触れ合う表面積が増加するため、反応速度(酸素が発生する速さ)は速くなる。グラフ上では、二酸化マンガンの量が多いほど、時間の経過に対する酸素発生量を示す直線の傾きが急になることで示される。
発生する酸素の体積は、反応物である過酸化水素水の体積に比例する。例えば、二酸化マンガンの重さを変化させても、過酸化水素水の量が一定であれば酸素の発生量は一定(300cm³など)に保たれる。このように、特定の条件下で発生する気体の体積を算出する際には、何が反応の決定要因(限定要因)となっているかを正確に把握することが重要である。
補足
二酸化マンガン以外にも、生物の体内にある「カタラーゼ」という酵素も、過酸化水素を水と酸素に分解する触媒としての機能を持つ。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
体積とは、ものがしめている空間の大きさのことです。
酸素を作る実験では、二酸化マンガンと過酸化水素水を使います。二酸化マンガンの量を増やしても、最終的に出てくる酸素の量は変わりませんが、酸素が出てくる「速さ」は速くなります。これは、二酸化マンガンが多いほど、過酸化水素水とぶつかる場所が増えるからです。
また、出てくる酸素の体積は、もとになる過酸化水素水の量に比例します。過酸化水素水の量を2倍、3倍に増やすと、出てくる酸素の量も2倍、3倍と増えていきます。実験の結果をグラフや表で読み取るときは、「速さ」の変化なのか「全体の量」の変化なのかをしっかり区別しましょう。
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