6年生「ものの燃え方と空気」
[03/04/15 福井]
  たいへん長文ですが,教科書の記述です。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

1 ものの燃えかたと空気
  わたしたちは,生活のなかで,いろいろなものを燃やしている。
  燃えているろうそくに,底を切ったびんやつつをかぶせて,ふたをしてみよう。
  ろうそくは,燃え続けるだろうか。  木の板を,アルミニウムはくでつつむ。

 1 びんの中でろうそくを燃え続けさせよう
    びんの中で,ろうそくを燃え続けさせるには,どうしたらよいだろうか。
    方法を考えよう。

  [考えた方法の例] このほかにも考えられるか。
    @自分の考えを実際に試して,確かめる。
    Aろうそくが燃え続ける方法が見つかったら,びんの上や下に,線こうの
     けむりを近づけてみる。 けむりの動きから,どんなことがわかるかな。

   線こうのけむりの動きから,火が燃え続けているびんやつつの中には,たえず,
   空気が流れこんで出ていることがわかる。ものが燃え続けるには,空気が必要
   である。
         ランプ 空気が入って,出ていくようになっている。

 2 ものを燃やすはたらきがあるのは空気中のなにか
    空気は,ちっ素や酸素などの気体が混じり合ってできている。空気のおよそ
   4/5はちっ素で,およそ1/5は酸素である。
    酸素にはものを燃やすはたらきがあるのだろうか。
        酸素が多いと,ものがよく燃えるのかな。
        酸素には,ものを燃やすはたらきはないと思う。
    自分の考えはどうか。

  実験1 空気の中と酸素の中でものを燃やして,酸素にものをもやすはたらきが
      あるかどうかを調べよう。
    @2本のびんを用意して,一方に酸素を入れる。
    Aそれぞれのびんに,すばやく火のついているろうそくを入れ,ふたをして,
     燃えかたを見る。
      酸素の入れかた
        ・水を満たした集気びんを水中に立てて,ふたをとる。
        ・7〜8分目まで気体を入れ,ふたをしてから,とり出す。
      酸素をつくる場合
        @フラスコに少量の二酸化マンガンを入れ,右の図のような装置を
         組み立てる。
        Aうすめた過酸化水素水(オキシドール)を,ろうとから少しずつ
         注ぐ。
        Bあわが出はじめてしばらくしてから,集気びんに集める。
        Cふたをして,とり出す。

    酸素だけを入れたびんの中では,ものがはげしく燃える。
    このことから,酸素にはものを燃やすはたらきがあることがわかる。
        空気中でものがゆっくりと燃えるわけは…。

    やってみよう
      木や紙などは,酸素の中ではどのように燃えるか,試してみよう。
      らせん状にした針金にのせ火をつけてから,酸素を入れたびんに入れる。

 3 燃えたあとの空気はどうなるか
        ふたをした集気びんの中で,ろうそくを燃やすと,しばらくして火は消えて
    しまう。びんの中の空気は,ものが燃えると,どうなるのだろうか。
        酸素は,なくなると思う。
        酸素は,別の気体になるのかもしれない。
               自分の考えはどうか。

   実験2  ろうそくが燃える前と燃えたあとのびんの中の空気を,石灰水を
        使って調べよう。
      @集気びんに石灰水を入れて,ふってみる。
      A@の集気びんに,火がついているろうそくを入れる。
       火が消えたら,ろうそくをとり出して,よくふる。
       石灰水は,どう変化するか。

  ろうそくが燃えたあとには,石灰水を白くにごらせる気体ができる。この気体は
  二酸化炭素である。
          石灰水に二酸化炭素を少量入れて,変化を確かめる。
     木や紙などが燃えるときにも二酸化炭素ができるか,調べてみよう。
      @火をつけて,石灰水を入れた集気びんに入れ,ふたをする。
      A火が消えたらとり出して,集気びんをふる。

  ものが燃えて火が消えたとき,びんの中の空気中の酸素は,すべて使われてなく
  なっているのだろうか。       びんの中の二酸化炭素は,ふえているのかな。

   実験3  気体検知管で,ろうそくを燃やす前と燃やしたあとの,びんの中の
        酸素の量(体積の割合)をくらべよう。
            @2本の集気びんを用意する(ア)(イ)。
       次に(イ)に火がついているろうそくを入れてふたをし,火が消えたら
       とり出す。
      A(ア)(イ)の集気びんの中の酸素の体積の割合を調べる。
       同じようにして,二酸化炭素の体積の割合も調べてみる。

   気体検知管の使いかた
     気体検知管を使うと空気中の酸素や二酸化炭素の体積の割合をはかること
     ができる。
      @気体検知管の両はしを折り,折り口でけがをしないように先のほうに
       ゴムのカバーをつける。
      A気体採取器に,気体検知管を矢印の向きにとりつける。
      B気体採取器のハンドルを引いて,気体検知管に空気をとりこむ。
      C決められた時間がたってから,めもりを読みとる。

   木や紙が燃えると,空気中の酸素の一部が使われて,二酸化炭素ができる。
   二酸化炭素には,ものを燃やすはたらきはない。
     火が消えても,酸素は,なくなっていないんだね。

  考えよう
    下の図のように,空きかんにあなをあけて中にわりばしを入れて燃やすよう
    にした。よく燃えるのはどれかを考え,そのわけを説明しよう。

  資料  ものを燃やすと空気中の二酸化炭素の量はどうなるか
    石油や石炭,天然ガスは大昔の生き物が地中ふかくにまり,長い間かかって
    できたもので,化石燃料といわれています。
    人間が用いる熱や電気のエネルギーの90%はこれらの化石燃料を燃やして
    つくり出されています。化石燃料を大量に燃やすと,空気中の二酸化炭素が
    ふえて,気候や生き物のくらしにえいきょうが出てくると考えられるため,
    世界の大きな問題となっています。

  学習の整理
   @ものを燃やしたときの空気の変化としたらきについて,まとめよう。
     (1)空気はどんな気体からできているか。また,そのなかでものを燃やす
       はたらきのある気体はなにか。
     (2)ろうそくなどが燃えたあとにできる気体はなにか。
       また,その気体には,ものを燃やすはたらきはあるか。
   Aろうそくを燃やしたときの空気の変化を調べるには,どのような実験をした
    らよいか。また,その結果はどうなるかを説明しよう。

[03/04/17 福井]
   今回の「6年生 1.ものの燃えかたと空気」の問題点は,ブラックボックス
  を用いて問題解決をさせようとすること,にあると思います。
  具体的に言えば,「ものを燃やすはたらきがあるのは空気中のなにか」と問いを
  出したあと,いきなり「空気は,ちっ素や酸素などの気体が混じり合ってできて
  いる。空気の,およそ4/5はちっ素で,およそ1/5は酸素である。酸素には
  ものを燃やすはたらきがあるのだろうか。」とくる。
   子ども達が,窒素や酸素という言葉を生まれて初めて聞いてわずか10秒後に
  酸素にはものを燃やすはたらきがあるのだろうかなどと尋ねられても,子ども達
  には予想を立てる経験も手だてもない。あまりに唐突であり,まだまだブラック
  ボックスなのです。
   さらに二酸化炭素の性質を調べる時にも「ふたをした集気びんの中でろうそく
  を燃やすと,しばらくして火は消えてしまう。びんの中の空気はものが燃えると
  どうなるのだろうか。ろうそくが燃える前と燃えた後のびんの中の空気を石灰水
  を使って調べよう」というように突拍子もない。子ども達は「石灰水,何それ?
  それで何が調べられるの?」という感じでしょうか。
   何か問題を解決しようとする時に使ったことのない道具をいきなり使いますか?
  遠足の記録でも残そうかなと思った時に,いきなり見たこともないビデオ編集機
  を渡されてもどうすればいいのって感じなんですよね。
   もっと言えば気体検知管。
   なぜ酸素用は6〜24%用,二酸化炭素は0.03〜1%用を渡されるの?
   訳が分からないまま,させられているって感じを子供達はもたないでしょうか?
   以上が福井の問題提起です。

[03/04/15 津下]
  「ふたをしたまま,燃え続けさせることができるだろうか?」
  「できるもんならやってみろ!」
  などと挑発して,飽きるまで自由思考というのはどうでしょう?
  ビンの中に木屑を入れたり,水を入れたり…。 その結果,ふたをしたままでは
  燃え続けさせることができないという結論を得た後,空気に着目させるというの
  はどうでしょう。

[03/04/15 松本]
  導入で試験管,50mlビーカー,三角フラスコなど形や容積の違うものをろう
  そくにかぶせて「どれが一番長持ちするか」を予想して教師演示で確かめます。
  「ビーカーは小さいけれど注ぎ口から空気が入る」とか「三角フラスコは大きい
  から長持ちしそう」などが子どもたちから出ました。形は違うが容積がほぼ同じ
  瓶があればおもしろいと思います。
  この活動の後,「長持ちの秘密は何か」と発問するか「早く消えてしまう秘密は
  何か」と発問するかでは展開が大きく変わってきます。私は前者がいいです。

[03/04/17 松本]
     「長持ちの秘密は何か」で単元をスタートして、とりあえず空気がたくさん
  あったら燃えるということになります。で、水槽に水を張って水面にろうそくを
  浮かべるか立てるかして集気瓶をかぶせます。ろうそくが消えると消費された
  酸素の分,水が上がってきます。
  「おいおい、空気を全部つかっとんじゃねんか」というわけで空気の中の何かが
  使われているということにします。
  空気っていろんなもんが混ざっているんよ。といって酸素,窒素,二酸化炭素の
  ボンベを出して,「空気をブレンドしよう」とします。2:1で2種類を混ぜる
  ように指示して班ごとに試させました。予想も何もなし。やっていくうちにもの
  がよく燃える空気ができて「酸素って言うのが燃やすんじゃ。」となりました。
  自分が理科主任だったからできた浪費わざです。ちなみに二酸化炭素の検知管も
 「どっち使ってもええよ」と2種類用意しました。
  後で中西先生に「おめぇ、なんぼするんかしっとんか」と笑われました。

[03/04/18 福井]

  TOSSの齋藤俊明さんの授業実践を追試してみました。

  ●ろうそくが燃えているのをじっくり観察してみよう
   *炎をスケッチさせることにより、いろいろな現象に気付かせる
   *何でもいいから気が付いたことを書かせることにより、多くの発見をさせる
     ロウが溶ける 消えるとロウが固まる 芯が黒くなっている 燃えている
     時は芯が赤い 消えると白い煙が出る 炎の下が青い 炎の真ん中が透明
     炎の上の方が黄色い(オレンジ) 炎の形が一定 炎の上の方がとがって
     いる 周りから見ても同じ形 上が熱い横よりも上の方が熱い 風が吹く
     と揺れる (影も揺れる) 上から見ると丸い・・・・ 
  ●問題 ろうそくは何が燃えているのでしょう?
       ロウ   芯  空気
  ●まずロウから調べます。ロウが燃えるかどうか予想をたてましょう。
     →福井の学級では,燃える5人,燃えない28人 でした。
     燃えない理由としては,
       ・ロウは芯をまっすぐに立たせるためのもの
       ・芯を覆って一気に燃えるのを防ぐためのもの
       ・紙や木だと燃えちゃうし金属だと芯がそこまで燃えたら火が消える。
        ロウだと火が近づいたらとけて,いつも芯の長さが適当になるから。
  ■実験 ロウソクをバラして芯を取り除き試験管に入れる(試験管の半分ぐらい)
      鉄製スタンドにセットし、ガスバーナーで熱する。すぐにロウは溶け,
      ぐつぐつ煮え始めるがしばらく熱し続ける。白い煙がもうもうと出たら
      火をつける(けっこう時間がかかる)。
   結果 ロウは芯がなくても燃える。
  ●次に芯を調べます。芯が燃えるかどうか予想をたてましょう。
     →福井の学級では,燃える31人,燃えない3人 でした。
     燃えない理由としては,
       ・炎の中にあるのに無くならない。
       ・燃えるのはロウが燃えているだけ。
  ■実験 前の実験で取り除いた芯をピンセットではさみ,火をつける。
   結果 芯も燃える。
  ●最後に空気を調べます。空気が燃えるかどうか予想をたてましょう。
     →福井の学級では,燃える7人,燃えない27人 でした。
     燃えない理由としては,
        ・空気が燃えたらマッチをすっただけで世界中が燃えてしまう。
  ■実験 燃焼さじにロウソクをたてて火をつけ,集気ビンに入れてフタをする。
   結果 しばらくすると炎がだんだん小さくなり,消えた。
   気づいたこと 2回目を入れるとすぐに消えた。
  ●集気びんの中の空気は燃えて無くなったのだろうか。

[03/04/18 田辺]
  福井先生のされているような授業を私も小学生のときに体験しました。
  私はロウだけで燃えるという事実に驚いたことを覚えています。
  確か参観授業だったと思います。
  保護者に見守られる中で,私は「燃えることの無いロウによって芯が早く燃え
  尽きるのを防いでいる。」という独自の説でがんばりました。しかし,結局,
  私の手によってロウに火がつくという演示実験をみんなの前でするはめに
  なったのでした。
  こんな記憶が,私を理科の道に導いてくれたと思うと,日々の授業を大切に
  したいと思いました。
  単なる日記ですみません。

[03/04/19 福井]
   授業,現在進行中。今日やったこと。

   予想  ア.空気は全部なくなった
       イ.空気はなくならない
       ウ.少しなくなった
   理由  →未実施
  ■実験 木片(集気ビンの口より小さいもの)にロウソクをたてて火をつけ,
      水をはったバットの上に浮かばせる。集気ビンを上からかぶせ水面下
      になるよう支持する。
      結果 ロウソクの炎が小さくなるに従い水面が上昇するが、2割程度しか
      上がらない。
    ●ロウソクが燃えるのに空気の一部が使われました。
   一口に「空気」と言いますが、じつは空気とは『ちっそ・酸素・二酸化炭素』
   という気体の混ざったものです。
      それでは、ちっそ・酸素・二酸化炭素のうちロウソクが燃えるのに使われた
   のはどれでしょう。
  ■実験 ちっそ・酸素・二酸化炭素をそれぞれ水上置換で集気びんにとり、
      燃焼さじにロウソクをたて火をつけて入れ、フタをする。
      結果 ちっそ・二酸化炭素の中ではすぐに火が消えるが、酸素の中では明る
      く燃える。
    ●ロウソクが燃える前と後で酸素や二酸化炭素の量がどう変わったか調べよう。
    ■実験 気体検知管を使って教室の酸素・二酸化炭素の量を測定する(教師)。
      集気ビンの中でロウソクを燃やし、火が消えたら気体検知管で酸素・
      二酸化炭素の量を測定する(生徒)。
   結果 ものが燃えると酸素の量は減り、二酸化炭素の量は増える。
    ●二酸化炭素を調べるものとして石灰水があります。
   石灰水を使ってものの燃える前と後の二酸化炭素の変化を調べましょう。
    ■実験 集気ビンの中に石灰水を入れて振り、変化のないことを確認する。
      次にロウソクを燃やし、火が消えたらもう一度振る。
   結果 石灰水は二酸化炭素が増えると白く濁る。
  ●紙・木・炭(・スチールウール)を燃やしても二酸化炭素はでるだろうか。
   予想  紙      出る ・ 出ない      理由:
       木      出る ・ 出ない      理由:
       炭      出る ・ 出ない      理由:
   (スチーネウール  出る ・ 出ない      理由:           )
     ■実験 集気びんの中で紙・木・炭・(スチールウール)を燃やし、石灰水を
      使って二酸化炭素を調べる。
       結果 紙・木・炭は燃やすと二酸化炭素を出すがスチールウールは出さない。
  ●ものの燃え方と空気について調べたことをまとめよう。

[03/04/20 松本]
  ろうそくを水面に浮かべる実験ですが、針金を「し」の形に曲げてろうそくを
  立てると高さ調整も簡単で安定するのでよかったです。なお、空気がなくなった
  分だけ水が上がってくるということがよく分からないというのであれば,水面
  にかぶせた集気瓶の空気を曲がるストローですってやれば納得できます。
  これって、3年(現4年)の「空気と水」の内容かなぁ。 

[03/04/20 福井]
    空気がなくなると水面が上がるという現象は,確かにそのままでは子供には
  分かりにくいかもしれないですね。ストローでの説明やってみます。
 
  福井はロウソクを小さな木片に立てて水に浮かべています。この時,どれ位
  水面が上がったかは定量的には扱わないことがポイントかなと思います。
  なぜなら,普通体積比で20%ある酸素が全て使われるわけではなく,ある程度
  酸素濃度が低下すると火が消えてしまうからです。
  あとで教科書に載っている空気中の気体の割合のグラフをみる時に困ります。
 
  同様に,気体検知管でものの燃える前と後の酸素・二酸化炭素の割合を比べる
  実験をしますが,これも細かな数字にとらわれないようにすることが大切です。
          酸素…減った    二酸化炭素…増えた
  これくらいでいいです。なぜなら,体積比で考えると二酸化炭素の増えた量と
  酸素の減った量が等しくはならず,子ども達は混乱するからです。
 
  科学は定量的に正確に行う学問だと思われがちですが時と場合によると思います。

[03/04/24 福井]

  現在 @ロウは燃えるか A芯は燃えるか B空気は燃えるか C空気は燃えて
  なくなったのかのところまで学習しています。
  水面にロウソクを浮かべて集気びんをかぶせて水がどれくらい上がるかの実験
  ですが,集気びんの口の大きさの木片を用意し,釘を打ってロウソクをたて水面
  に浮かべたら………不安定なのでひっくり返り,実験になりません。
  水を入れている(もちろん廃棄したものです)にロウソクをたらして立てようと
  すると………ちょっとしたショックですぐに倒れる。
  結局は給食のおわんに水をはり,太めのロウソクを静かに立てるだけで十分な
  ことが分かりました。
  また,集気びんよりもメスシリンダー状の『集気円筒』(径8p,高さ30p)
  の方が中がよく見えるし,定量的にもつかみやすったです。

  ものの本には,酸素濃度が16%未満になると火が消えるなどと書かれていまし
  たが,もともと20%しかない酸素が16%になるということはたった4%しか
  使われないのかと考えたのですが,実際にやってみると,ほぼ20%近くまで水
  は上がってきました。あの本は何だったの? 
  教科書の気体検知管で調べる口絵の写真でも21%が17%に変わるようになって
  おり,?です。

[03/05/1 福井(仮説ML)]
  今,理科で『ものの燃え方と空気』を学習しています。

  フタをした集気瓶の中でロウソクを燃やすと炎が小さくなり消えます。
  空気が使われて無くなったのだろうかと予想をたてて,今度は水をはったバット
  に火のついたロウソクを たて,集気円筒をかぶせます。
  炎が小さくなるにつれ水が集気円筒の中に入っていき,最後は2割近くまで水面
  が上昇します。
  では,ものが燃える前と後では何が変わったのでしょうということで気体検知管
  を使って調べます。
  酸素は燃える前が体積比21パーセントで,燃えた後は17パーセント。
  たった4パーセントしか減っていません。先の実験で水面が上昇したほどには
  減っていないのですね。
  つづいて二酸化炭素。
  燃える前が体積比0.03パーセントで,燃えた後は3パーセント。3パーセント
  の増加です。
  酸素の減った分と二酸化炭素の増えた分でほぼ収支がとれています。
 
  じゃあ,なぜ水面は上がったのですか?

[03/05/2 (仮説ML)]

  集気瓶をかぶせる前に火をつけると、その周りの空気が熱膨張するので火が消えた
  あとは体積が減って、水が吸い込まれます。

  ロウソクが燃えると、二酸化炭素と水が出ますが、二酸化炭素はもともとあった
  酸素に、炭素が1個割り込むだけなので、前後で(気体の)体積は変わりません。

    O−O → O−C−O

  問題は水で、酸素分子1個に対して、水素原子が2個くっつきます。
  その水は多くは液体に戻るので、反応後の気体の体積は、水になった分だけ減る、
  と考えてよいです。

    O−O → O−C−O
    O−O → O−C−O
    O−O → O−C−O
    O−O → O−C−O……………………以上、体積はそのまま。
    O−O → H−O−H H−O−H
    O−O → H−O−H H−O−H
    O−O → H−O−H H−O−H
    O−O → H−O−H H−O−H……以上、体積はゼロに。

  ロウソクの分子は炭素数が20〜35くらいで、直鎖状なので、
     炭素原子数:水素原子数 ≒ 1:2
  更に、反応後の
     二酸化炭素分子数:水分子数 ≒ 1:1
  となるので、使われた酸素の半分が水になって体積がゼロになるということです。
  つまり、酸素が体積で全体の4%分減ったなら、2%分が二酸化炭素に、2%が
  水になって、最初の2%分の体積が減るという事になります。
  ここで注意したいのが、気体検知管で検知した値が体積百分率なのか質量百分率
  なのかによって、変わってくる点です。検知した値が体積百分率なら、さっきの
  説明にそのまま当てはめていいのですが、質量百分率なら体積に直して計算し直さ
  ないといけません。

[03/05/3 (仮説ML)]

  空気中の酸素量は,エージレス(脱酸素剤)で確認する方法を吉村七郎さんが
  発表していました。
  メスシリンダーの底にエージレスを張り付けて水上にひっくり返しておきます。
  時間がたつと20%ぐらい水面が上がってきます。
  使い捨て懐炉でも同じような実験を聞いたこともあります。
  これらの場合は,酸素が鉄と反応し,酸化鉄となって減ります。
  ほか反応は起こらないので,最終的に酸素の減量分だけを見ることができます。

[03/05/16 三辻]
  6年生の「ものの燃え方」のところで,今は教科書に載っていないスチールウール
  の燃焼実験でうまくスチールウールが燃えませんでした。集気瓶の中で燃やすコツ
  があるのでしょうか。教えてください。予備実験でうまくいかなかったので,授業
  では,スチルウールの燃焼をすることなく単元を終わってしまいました。

[03/05/16 福井]
    燃えるというイメージは炎をだしてボーボー燃えるという感じでしょうか。
  スチールウールの場合,チリチリと蛍が舞い飛ぶように赤いものが移動します。
  しかも短時間です。外で火をつけて集気びんに入れ,フタをして火が消えるまで
  ものの10秒くらいのことです。そのまま30秒くらい待ち,赤い部分のないこと
  をたしかめてスチールウールを素早く取り出し,フタをしめてふります。
  この時,調子にのって激しく振る子がいて,石灰水が白くにごってしまいました。
  鉄は燃えても二酸化炭素を出さないという実験なので,あまり振らない方がいい
  ようです。そんなので燃えたと言うのか,と疑問をお持ちかも知れませんが,一つ
  前の実験で炭を燃やした時もスチールウールと同じような様子で,しかしこっちは
  ちゃんと石灰水が白くにごりました。
  だからスチールウールが燃えたと言うことに疑問を持つ子はいませんでした。