実験課題 P8. 反応の種類と化学的論理（オンライン実験）
このオンライン実験の⽬的は、科学者がどのようにして物質に関するデータを収集・整理し、論理的な結論までたどり着くのかについて、理解を助けることである。最初に、化学実験室で⼀般的に⽤いられている数種類の無機の酸や塩基、塩の間の化学反応について学ぶ。その後、それらの中からランダムに選ばれたいくつかの「未知試料」の同定を⾏う。
注意深い観察と記録を⾏い、そして化学的論理に基づいて未知試料が何かを判断することが求められる。

オンライン実験操作
1.

https://prj15.xnfz.cmet.ustc.edu.cn/ にログオンする
ユーザー名(username): test001, パスワード(password): 123456（注：Android の携帯電話を使⽤している者は、ログオンページの QR コードを読み込み、アプリをダウンロードすることで、携帯電話で実験を⾏うことができる）

54th IChO – Preparatory Problems

12.

メインページの⼿順 A（Procedure A）の「既知試薬⼀覧（Matrix of Known Reagents）」
をクリックし、⼀般的な酸・塩基・塩の⾊や pH、およびそれらの間の反応について学ぶ。各化合物の反応について記録する必要がある場合は、メインページの「観察事項の表のテンプレート（observation table template）」をクリックし、既知の試薬について観察したことをまとめるための表をダウンロードする。

3. ⼿順 B の「試験を開始する（Start Quiz）」をクリックすると、7  7 の未知試料のランダムな組み合わせが表⽰される。未知試料は A から G の名前がついている。
ボタンをクリックすると、未知試料どうしの反応を観察することができる。表の縁にある A から G のボタンをクリックすると、混合前の未知試料溶液の画像と、溶液を滴下した pH 試験紙が表⽰される。
4. 「同定する（Identify）」をクリックし、解答欄の各未知試料の箇所に同定した結果を⼊⼒する。回答をオンラインで提出(Submit)すると、点数をすぐに確認できる。次ページ以降の記載内容は、web サイトの内容を翻訳したものである。

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Reaction Types and Chemical Logic

反応の種類と化学的論理
Purpose of the Experiment 実験の⽬的
Background 実験の背景
Experimental Procedure 実験⼿順
A. Observation of Reactions Between Known Solutions 既知試薬溶液間の反応の観察
Matrix of Known Reagents 既知試薬⼀覧
Observation Table Template 観察事項の表のテンプレート

54th IChO – Preparatory Problems3

B. Identification of a Set of Unknowns 未知試料の同定
Start Quiz 試験を開始する

C. Lab Report Form 実験報告書

Video Demonstration 操作説明の動画
Copyright 著作権

実験の⽬的
1. 沈殿⽣成や気体の発⽣など、いくつかの異なる様式の溶液反応を観察し、記録する。
2. 反応混合物の変化を観察することにより、異なる種類の反応があることを認識する。
3. 観察したことを記録し、化学反応式を正しく書く技術を養う。
4. 化学的な論理的思考⼒を鍛える。

実験の背景
この実験は、注意深く観察し、⾃分の知識をもとに未知試料に関する情報を識別する⽅法を学ぶことができるように設計されている。科学研究者は、常に結果が未知である実験を⾏っているが、知識や経験、細かなことまで⾒逃さない注意⼒をもちいて新たな発⾒へとつながる結論を導いている。

54th IChO – Preparatory Problems4

2 つの溶液を混ぜ合わせたときの変化を観察することは、溶液の同定の助けになる。最初に、⼀度に既知の溶液 2 つを混ぜ合わせ、結果を表にまとめる。その溶液の中からいくつかが「未知試料」としてランダムに割り当てられ、それらの同定を⾏う。
論理的にまとめた表を作ると、分析が容易になるだろう。表の中のデータを整理すると、各試薬の反応性をまとめることができる。未知試料の反応性を既知試料の反応性と⽐較することで、未知試料の同定を⾏うことができる。

実験⼿順
A.

既知試薬溶液間の反応の観察
1. 表の端にある既知化合物の名前には、それぞれ静置した溶液の写真と溶液を 1滴付けた pH 試験紙の画像のリンクがある。

2.のアイコンをクリックすると、その⾏の化学種の溶液がその列の溶液に加えられる動画が表⽰される。各反応では、0.2 M の溶液が概ね同体積混合される。
3. あらかじめ⽤意した表に、観察した事項を記録すること。

Hydroch
loric
Acid
塩酸
HCl

CopperSulfuric
Acid

Ammonia
アンモ

硫酸
H2SO

ニア
NH3

Sodium

Sodium

SodiumBariumCobalt(II)(II)

Hydroxide

Carbonate

Chloride

Chloride

Chloride

Nitrate

塩化バ

塩化コバ

リウム

ルト(II)

BaCl2

CoCl2

⽔酸化ナト

炭酸ナト

塩化ナト

リウム

リウム

リウム

NaOH

Na2CO3NaCl4Copper(II)
Sulfate

硝酸銅

硫酸銅(II)(II)Cu(NO)

CuSO4

3 2

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5Hydrochlor

Hydrochlor

icic

Acid

Acid

塩酸

塩酸

HCl

HCl

Sulfuric

Sulfuric

Acid

Acid

硫酸

硫酸

H2SO4

H2SO4

Ammonia

Ammonia

アンモニ

アンモニ

ア

ア

NH3

NH3

Sodium

SodiumHydroxide

Hydroxide

⽔酸化ナ

⽔酸化ナ

トリウム

トリウム

NaOH

NaOH

Sodium

SodiumCarbonate

Carbonate

炭酸ナト

炭酸ナト

リウム

リウム

Na2CO3

Na2CO3

Sodium

SodiumChloride

Chloride

塩化ナト

塩化ナト

リウム

リウム

NaCl

NaCl

BariumBariumChloride

Chloride

塩化バリ

塩化バリ

ウム

ウム

BaCl2

BaCl2

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6Cobalt(II)Cobalt(II)

Chloride

Chloride

塩化コバ

塩化コバ

ルト(II)

ルト(II)

CoCl2

CoCl2

Copper(II)Copper(II)NitrateNitrate

硝酸銅(II)

硝酸銅(II)

Cu(NO3)2

Cu(NO3)2

Copper(II)Copper(II)SulfateSulfate

硫酸銅(II)

硫酸銅(II)

CuSO4

CuSO4

Hydroch
loric
Acid
塩酸
HCl

CopperSulfur
ic
Acid

Ammon
ia
アンモ

硫酸
H2SO

ニア
NH3

Sodium

Sodium

SodiumBariumCobalt(II)(II)

Hydroxide

Carbonate

Chloride

Chloride

Chloride

Nitrate

塩化バ

塩化コバ

リウム

ルト(II)

BaCl2

CoCl2

⽔酸化ナト

炭酸ナト

塩化ナト

リウムリウムリウム

NaOH

Na2CO3NaCl

4Copper(II)Sulfate

硝酸銅

硫酸銅(II)(II)Cu(NO)CuSO43 2

B.

未知試料の同定
1. A4 の紙 1 枚または 2 枚全体に観察事項の表(表 1)を印刷するか、または⼿書きで書き写す。各観察事項を記録するために⼗分なスペースを確保しておくこと。
2. ⾊、泡の発⽣、沈殿の⽣成など、反応を詳細に観察し記録する。
3. ⾊の変化と沈殿⽣成を区別すること。（すなわち、「溶液が着⾊した」のか「不透明になった」のかを区別すること。）

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表 1 既知の試薬に関する観察事項の表
HCl H2SO4 NH3 NaOH Na2CO3 NaCl BaCl2 CoCl2 Cu(NO3)2 CuSO4HCl
H2SO4NH3NaOH
Na2CO3NaCl
BaCl2
CoCl2Cu(NO3)2CuSO4
HCl H2SO4 NH3 NaOH Na2CO3 NaCl BaCl2 CoCl2 Cu(NO3)2 CuSO4
Color of solution
溶液の⾊pH

表 2 未知試料に関する観察事項の表
A

B

C

D

E

F

GA
B
C

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A

B

C

D

E

F

GA

B

C

D

E

F

G

DE
F
G

Color ofsolution
溶液の⾊
pH

C.

実験報告書


1. 未知試料の組み合わせの番号を実験ノートにすぐに記す。この番号を記していないと、実験指導者は答案を採点することができない。



2. 表の端の⾏または列の⽂字をクリックすると、混合前の溶液と溶液を滴下した
pH 試験紙の画像を⾒ることができる。表の内部のボタンをクリックすると、未知試料同⼠を混合させたときの反応を観察することができる。例えば、「B + A」のボタンを押すと、未知試料 A がピペットを通じて試験管内の未知試料 B に加えられる様⼦が動画で再⽣される。



3. 「未知試料に関する観察事項の表」を⽤意し、表に観察したことを記録する。

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9

4. かならず 1 時間以内に答案を提出すること。1 時間以内に提出しなければ、試験の点数は 0 点となる。試験は 2 回しか受けることができない。（訳注：本準備問題
におけるアカウントでは何回も試験を受けることが可能である。）

著作権

1. このオンライン実験は中国科学技術⼤学の無機化学実験コースのグループが設計したものであり、著作権は中国科学技術⼤学化学実験教室が保有している。ご協
⼒いただいた UW-Madison（ウィスコンシン⼤学マディソン校）化学科の John W.
Moore 教授と Chad C. Wilkinson 博⼠、Rachel L. Bain 博⼠に感謝の意を表する。

2. 題材となった実験系は、J. Scott、D. Shaw、S. Mellon、C. Somers、S.
Nurrenbern、J. March の 6 ⽒によって確⽴された。動画は、J. Maynard、L. Plank、K. W. Lam、A. Hellernbrand の 4 ⽒によって演出・撮影が⾏われた。著作権© 2014
ウィスコンシン⼤学マディソン校化学科

3. このシステムは安徽学⾈软件科技有限公司によって制作された。

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