予備校講師によるセンター理科総合学習法8号

予備校講師によるセンター理科総合学習法

8号　

こんにちは、予備校講師の田原です。

無料レポート第2弾を作り始めました。

今回のレポートのテーマは、「理科総合を使うかどうか判断できる！」というものです。

夏休みを境に、生物Iや化学Iで行くのか、それとも理科総合A/Bへ切り替えるのか、と迷う人がたくさん現れるのではないかと予想しています。

そんなときに、判断材料になる情報があれば助かるんじゃないかなーと思っています。

無料レポート第2弾が、その判断材料になる予定です。

塾や高校の先生方には、進路指導の資料として使っていただけたらと思います。

完成しましたら、このメルマガで告知しますので、参考にして下さい。

それでは、第８号のスタートです！

■第3講（その２）　理科総合Aの講義より

〇酸化と還元

酸化：電子を失うこと
還元：電子を受け取ること

酸化数：失った電子数

※理科総合の教科書では、
酸化（酸素を受け取る、水素を失う）
還元（酸素を失う、水素を受け取る）
という定義で扱っていますが、僕は、電子の授受で説明しています。

酸化数の求め方
（１）水素の酸化数は1、酸素の酸化数は-2とする。
　　　例外：H_2O_2のOは、-1
（２）単体の酸化数は0
（３）化合物の酸化数の和は0
（４）イオンの酸化数の和は価数と等しい

例）SO_4^(2-) のSの酸化数を求めよ。

求める酸化数をxとおくと、
x+(-2)×4=-2
x=6

よって、硫酸イオンの中の硫黄原子は、電子を6個失っている状態で結合していることが分かる。

〇酸化剤と還元剤
H_2S+I_2 → 2HI+S
~ ~
Sの酸化数は、-2→0 （2増加した＝2個電子を失った＝酸化された）
Iの酸化数は、0→-1　（1減少した＝1個電子を受け取った＝還元された）

電子の授受に注目すると、
I →電子→ S

Iは、Sへ電子を与えて還元してやったから、還元剤
Sは、Iから電子を奪い取って酸化したから、酸化剤

〇物質量（モル数）

理科総合の教科書には、モル数は登場しませんが、計算問題を解くときに物質量を理解していると立式しやすいので、教えています。

・モル数を考えるメリット

核子1個からなる水素と、核子4個からなるヘリウムの質量の比は、およそ１：４になる。

原子1個の重さは、約10^(-23)gほどなので、1個単位で扱うと、小さすぎて扱いにくい。

水素が1gになるまで集めてやると、水素原子の個数は、6.0×10^(23)個になる。

ヘリウムが4gになるまで集めてやると、ヘリウム原子の個数も、6.0×10^(23)個になる。

つまり、6.0×10^(23)個という個数は、原子を構成している核子数と、質量を表すグラム数が等しくなるという便利な個数なのだ。この個数をアボガドロ数
といい、アボガドロ数だけ集めて一まとめにした単位を1モル（mol)という。

物質1モルの質量を
　原子量（原子の場合）
　分子量（分子の場合）
　式量（組成式の場合）
という。

〇モル数の３つの表現

（モル数）＝（質量）/（原子量）＝（個数）/（アボガドロ数）＝（体積）/22.4

※0℃１気圧（標準状態）の気体1molの体積は、22.4リットルになる。

理科総合の範囲では、この３つの表現を覚えておくと、計算問題を簡単に解ける。

〇化学反応の計算問題

例題------
N_2+3H_2 → 2NH_3　
（１）窒素2.8グラムが完全に反応したとき、生成したアンモニアの個数はいくらか。
（２）窒素2.8グラムが完全に反応するのに必要な水素は、標準状態で何リットルか。
ただし、N=14, H=1 とする。
-----------
（１）化学反応数の係数比より、
窒素のモル数：アンモニアのモル数＝1:2という式を立てればよい。このとき、モル数の3つの表現から、問題に合うもの
を選ぶ。
2.8/28 : x/(6.0×10^(23)) =1:2
x=1.2×10^(23)

（２）化学反応数の係数比より、
窒素のモル数：水素モル数＝1:3
という式を立てればよい。このとき、モル数の3つの表現から、問題に合うものを選ぶ。

2.8/28 : y/22.4=1:3
y=6.72 リットル

■地磁気の反転

日経サイエンスの7月号に、「地磁気の反転」の話が載っていました。

理科総合Bで扱いますが、地球の内部構造は中心から順に

内核：固体の金属からなる
外核：液体の金属からなる
マントル：岩石なる
地殻：岩石からなる

というようになっています。

中心のほうが温度がたかく、外側に行くにしたがって低くなっています。

「下が温度が高く、上が温度が低い」という状況にある液体は、条件によっては対流を生じます。

鍋に水を入れて加熱すると対流が生じるのと同じ原理です。

地球の内部では、液体の金属からなる外殻が、対流を起こしていると考えられています。

そして、金属が対流すると、それによって電流が流れます。

電流が流れると、それによって、磁場が発生します。

地球に生じている地磁気は、外核の金属の対流が原因だというのがダイナモ理論です。

ところが、ここに発生している対流は、乱流状態にあって、対流の速さが変化したり向きが変わったりするのです。

その結果として、地磁気の向きも北がS極になったり、N極になったり、地球誕生以来何度も反転してきました。

その反転の歴史は、乱流の不規則性を反映して、カオス的です。

4年前、地磁気反転のデータを始めてみたとき、「これは、乱流だな！」と思ったものですが、今回の記事を読んで「やっぱり、乱流なんだ」と分かり、少しうれしかったです。

一定で不変だと思いがちの地磁気の向きが、地球レベルの時間スケールでは、何度も反転していて、その原因が外殻の対流にあるなんて面白いじゃありませんか。

地球がこれからだんだん冷えていくと、地磁気の反転はどうなるんでしょうかね。

ふつうの乱流の場合は、上限の温度差を少なくしていくと、対流のロールの数が減り、より規則的な対流へと変化していきます。また、対流のロールが減る間隔が長くなってきます。

だとすると、今はめまぐるしく反転している地磁気の反転間隔が、だんだん長くなってきて、また、きれいな対流になってくるので地磁気の強さはだんだん強くなってくるというのが、かつて複雑系を研究していた僕の予想です。

でも、どうやったら確かめられますかね？

★お知らせ

無料レポート第1弾！
「理科総合でセンター突破！３つの必勝法」を無料ダウンロードできます。(PCから）
http://rikasougou.com/rikareport-1.html

レポートを読んだ方の感想は、こちらから見れます。
http://tinyurl.com/9e2du

■編集後記

僕は、日経サイエンスを愛読しています。

昨年、何回にも渡って特集した「崩れるゲノムの常識」も面白かったですし、最近の日経サイエンスは、かなり面白いです。

今回は、日経サイエンスの記事を、僕なりの視点で紹介してみましたが、理科総合に関連する話題を、これからも、機会があれば、とりあげてみようか
と思います。

授業中の雑談みたいなものですね。

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