2020 Fiscal Year Annual Research Report
平面的隔膜固定器具によるダニエル電池とその発展研究
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20H00963
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| Research Institution | 東京都立小石川中等教育学校 |
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Principal Investigator |
土屋 徹 東京都立小石川中等教育学校, SSH課題研究指導員
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 –
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| Keywords | 平面的隔膜固定器具 / ダニエル電池 / 深い学び |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(１)ダニエル電池の実験で平面的隔膜固定装置や平面的隔膜を工夫した。
①隔膜固定装置(金魚すくいポイ型、刺繍枠型)、折紙隔膜(クッキングシート・厚手封筒）(２)１２種の隔膜を導電性、イオン透過性、固定方法、電池用の視点から比較した。安価で隔膜交換が簡便なクッキングシート製おかずカップやポイ型が優れていることがわかった。①素焼き皿、②透析チューブ、③セロハン、④生花セロハン、⑤クラフト紙、⑥防水クラフト紙、⑦厚手封筒、⑧ダンボール紙、⑨クッキングシート、⑩※おかずカップ、⑪サランラップ、⑫ビニール(３)刺繍枠の平面的隔膜装置を用いた隔膜交換できるダニエル電池により、隔膜の意味を主体的・対話的に考えさせ、短時間の生徒実験で生徒に深い学びをさせることができる。(４)市販のダニエル電池水槽を用いた電圧の最大６０時間連続測定を行った。その結果、１時間程で電圧降下が見られることがわかった。これは電池の隔膜を銅(Ⅱ)イオンが微量通過し、亜鉛板の表面に銅が析出して黒くなるためである。２４時間経過すると亜鉛板の下に銅の沈殿物が蓄積した。亜鉛板電極の変化と電圧降下を比較すると、セロハン膜を用いた電池水槽の亜鉛板には銅の沈殿物が多く析出し、電圧降下は大きかった。クッキングシートを用いた場合の電解槽の銅の沈殿物の析出が少なく、電圧降下は小さかった。(５)電池型スズ樹の電界の影響による金属の成長の違いを調べる実験は、現在も研究を継続している。
(６)2020年12月、本研究の成果を東京都高等学校理科教育研究会において発表した。
(７)2021年8月、本研究の成果を全国理科教育大会において発表する予定である。
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