高 等 学 校 理 科 （ 化 学 ） 学 習 指 導 案
広島県立教育センター 指導主事 下髙呂 元成 １ 場 所 化学教室 ２ 学年・学級 ３年Ａ組 生徒 ４０名 ３ 単 元 名 無機物質の性質と利用に関する探究活動（鉄の腐食） ４ 単元について ○ 単元観 本単元は，高等学校学習指導要領の「第６ 化学 (3) 無機物質の性質と利用 ウ 無機物 質の性質と利用に関する探究活動」に位置付いており，「無機物質の性質と利用に関する探究 活動を行い，学習内容の理解を深めるとともに，化学的に探究する能力を高める」と示されて いることを踏まえて設定したものである。 本単元（探究活動）では，鉄の腐食の過程を理解することに優れたエバンス法を用いた実験 を行わせ，その実験の結果と既習の鉄及び鉄イオンの反応とを関連付けて考察させることをね らいとする。このエバンス法は，色の変化から鉄の腐食の過程を観察することができ，また， その色の変化は，高等学校化学の既習事項から考察することができる。 これらのことから，エバンス法を取り入れた鉄の腐食に関する探究活動は，無機物質である 鉄の反応性について理解を深め，特に実験データの分析・解釈に関する化学的に探究する能力 を育成することにつながると考えた。 ○ 生徒観 当該クラスの生徒は化学の学習に対する意欲が高く，特に実験では率先して自分が行いたい と考えている生徒も多い。 「無機物質の性質と利用」の学習状況については，小テストの結果から概ね知識の定着はで きているが，授業で学んだ文脈と異なる問いでは正答率が低い。すなわち，授業で学んだこと を日常生活や他の文脈において適用して考えることが苦手である。 ○ 指導観 本単元（探究活動）のねらいである，実験の結果と既習の鉄及び鉄イオンの反応とを関連付 けて考察させるために，既習の鉄及び鉄イオンの反応をワークシートにまとめさせ，それを基 に考察（実験データの分析・解釈）させる。そして，学んだことを日常生活において適用して 考える機会を設けることで，学んだ化学の知識の有用性を感じさせる。 なお，この探究活動における評価については，考察（実験データの分析・解釈）の場面に焦 点化を図るとともに，ルーブリック（判断基準）を導入し，生徒個人の記述を適切に評価する。 そして，生徒の化学的に探究する能力の習得状況を把握し，今後の指導に生かしていく。５ 本探究活動（本単元）の目標 「鉄の腐食」に関する探究活動を通して，実験の結果と既習の鉄及び鉄イオンの反応とを関連 付けて考察させる。 ６ 本探究活動の観点別評価規準及び判断基準 【評価規準（評価方法）】《思考・判断・表現》 ・実験の結果と既習の鉄及び鉄イオンの反応とを関連付けて考察し，導き出した考えを表現して いる。（ワークシートの記述分析） 考察における判断基準 《考察文の例》 ① 溶液の青色の部分は鉄が溶解し，鉄(Ⅱ)イオンが生成したためである。 ② 溶液の赤色の部分は，水酸化物イオンが生成したためである。 ③ ①と②が接した部分の白色の濁りは，水酸化鉄(Ⅱ)が生成したためである。 ④ ③がやがて褐色に変化したのは，酸化されて水酸化鉄(Ⅲ)になったためである。 Ａ ①～④の下線部に加えて，それぞれの反応の原理（酸化・還元，電子の移動など）に触 れた内容が記述されている。 Ｂ ①～④の下線部について，記述している。 Ｃ ①～④の下線部について，記述できていない。 ７ 探究活動の展開（全２時間） 学習内容 指導の留意事項及び※評価規準 【１時間目】 《学習課題の把握》 ・身の回りにある鉄について問う。 （反応例：自転車，車，机，釘など） ・さびている鉄を提示し，その様子を観察させる。 ・どんな場合に鉄はさびやすいか問う。 （反応例：水（海水）に濡れたらさびやすい。など） ・本時の課題を提示する。 『鉄の腐食（さび）について探究しよう。』 ・生徒から鉄の腐食に関して知っていること を引き出しながら，課題提示を行う。 《情報の収集》 ○鉄の腐食を考えるために，鉄及び鉄イオンの反応について調べ てワークシートにまとめる。（グループ） ・グループで相談しながら，教科書などを用 いてまとめさせる。 《実験の説明》 ○ 準備物 ・反応液：3.0％ 塩化ナトリウム水溶液（ヘキサシアニド鉄(Ⅲ) 酸カリウム水溶液，フェノールフタレイン溶液を含む） ・鉄板 ・スポイト ・紙やすり ・キムワイプ（ろ紙，ティッシュでもよい） ・ストップウォッチ又は時計 ○ 実験操作 ①鉄板の表面を紙やすりで磨き，表面に付いている金属粉はキ ムワイプで拭き取る。 ②鉄板に，反応液をスポイトで，直径 1.0～1.5cm に広がるよう に滴下する。
③反応液を滴下してから，１分後，５分後，20 分後の滴下した 溶液の色の変化の様子を観察する。 《結果の予想》 ・グループ内で，どのような結果（色の変化）になるか予想する。・前時まとめた鉄及び鉄イオンの反応を基に 予想させる。 【２時間目】 《実験》・・・生徒実験 ・前時に説明した実験を行い，ワークシートに結果を記録する。 《実験の結果の交流》 ・実験の結果をグループごとに発表させる。 ○結果のポイント ①最初に，溶液の中央辺りが青く変化し，同時に外側が赤くな っていく。 ②やがて，青色の部分と赤の部分が接した部分が白色に濁る。 ③そして，②の部分が褐色に変化する。 ・結果のポイントを見逃している場合は，補 足説明する。 （③が十分に観察できない場合は，準備した ものを提示する。） 《考察》 ・実験の結果における色の変化の原因物質を前時まとめた鉄及び 鉄イオンの反応と関連付けながら考察させる。（個人） ・自分の考えを交流させる。（グループ） ※実験の結果と既習の鉄及び鉄イオンの 反応とを関連付けて考察し，導き出した考 えを表現している。（記述分析） 《思考・判断・表現》 《まとめ》 生徒の実験の結果及び考察を基に，鉄の腐食の原理について説 明し，まとめる。 ○ 鉄の腐食 鉄板が水の中に浸かると鉄の溶解，つまり腐食が始まる。中性， アルカリ性溶液では，鉄イオンの生成→電子の流れ→水酸化物イ オンの生成の一連の反応が進む。その結果，水酸化第一鉄（水酸 化鉄(Ⅱ)）が生成し，これは水中の溶存酸素によって酸化され， 水酸化第二鉄（水酸化鉄(Ⅲ) ）となる。つまり，赤さびを生成す る。 ①青色の部分 Ｆｅ →Ｆｅ２＋＋２ｅ－ ②赤色の部分 ２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ－ → ４ＯＨ － ｅ－ ① ②
《ワークシート》 探究活動 鉄の腐食 ○ 金属の腐食 空気中に露出した金属の単体は，金や白金などの貴金属を除き，空気中の酸素と反応し，酸化物 などを生じて腐食する。特に，湿った空気中では，酸化物や水酸化物を生じて錆（さび）となる。 錆は湿度が高いほど生じやすく，塩化物イオン，炭酸イオンを含む水に金属の表面が触れると，錆 は一層生じやすい。 ○ 鉄及び鉄イオンの反応 【実験】鉄の腐食 ○ 準備物 ・反応液：3.0％ 塩化ナトリウム水溶液 （ヘキサシアニド鉄(Ⅲ)酸カリウム水溶液，フェノールフタレイン溶液を含む） ・鉄板 ・スポイト ・紙やすり ・キムワイプ（ろ紙，ティッシュでもよい） ・ストップウォッチ又は時計 ○ 実験操作 ① 鉄板の表面を紙やすりで磨き，表面に付いている金属粉はキムワイプで拭き取る。 ② 鉄板に，反応液をスポイトで，直径 1.0～1.5cm に広がるように滴下する。 ③ 反応液を滴下してから，１分後，５分後，20 分後の滴下した溶液の色の変化の様子を観察す る。 Ｆｅ Ｆｅ２＋ Ｆｅ３＋ （ ）色 （ ）色 （ ）色 酸 （ ）色 酸 塩基 塩基 ＫＳＣＮ水溶液 Ｈ＋ 色溶液 濃青色沈殿 酸化 還元 （ ） （ ）水溶液 （ ）水溶液 鉄板 反応液：塩化ナトリウム水溶液
【予想】 【実験結果】 １分後 １分後 ５分後 ５分後 20 分後 20 分後 【考察】実験の結果（色の変化）の原因物質について考えてみよう。 【まとめ】 学年 組 番 氏名
