【中学理科の差が出るシリーズ】中学２・３年の知識で中学１年「気体の空気との重さ比べ」を理解する

学校では決して習わない特別講座へようこそ

学年が上がるにつれて、より広く、より深く、掘り下げられた知識を学習します。

中学2・3年になった時点で中学1年の知識を振り返ってみると…

このように理解できることがたくさんあるのです。

しかし実際問題、学校では授業時間の制限がありますので、振り返りの講義はなかなかしてくれません。

本記事では「気体の空気との重さ比べ」という単元を、別の視点から振り返り講義いたします。

さらに記事の後半では新鮮でユニークな学習法「またぎ学習」をあなたに提示しましょう。

中学１年ではこんな暗記問題に出会ったはずです

中学1年で学習する「気体の空気との重さ比べ」の問題は次のようなものです。一度解いてみてください。

↓解答は下にあります↓

↓

↓

↓

↓

↓

いかがでしたか？

中学2年、もしくは中学3年以降になるとそろそろ「忘れちゃった…」となっているのではないでしょうか。

当初はただただ「1つずつキッチリ覚える」必要があった知識であり、苦手意識がある方も多いのです。

しかし、今の皆さんの学習状況であれば「一気に繋げて覚える」ことができるのです。

ここで使えるテクニックが、高校で学習する原子量というものです。

原子量

水素・炭素・窒素・酸素の4つの原子の重さ（原子量）の比は決まっています。

特にこの4種類の原子量は覚えておくと便利ですので、早速重さの比を覚えていただきます！

この4種類です。Hが1gであれば、Cは12g、Nは14g、Oは16gといった感覚で結構です。

中学校や高校の先生はこれらの数値を基準にして、あなたの成績や合否を決める問題をつくっています。

中学校の先生は、ふつうこの数値の関係を教えてくれません。

逆の発想をすると、これらを覚えていれば、問題の根幹が一気に分かる可能性があるということになるのです。

「水平リーベ、僕の船…」で有名な「H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne…」という原子番号順を覚えている方はラッキー！

今回出てきた1、12、14、16という原子量も、次のように合わせて覚えてしまうことができますよ。

では、この4種類の原子量と中学2年以降の知識を用いて、中学1年の知識の理解を深めてみましょう。

空気の重さ

空気に含まれる気体については、中学2年の人体の単元、もしくは小学校の時点で学習している知識ではないでしょうか。

空気はN2（窒素）とO2（酸素）が約4：1の割合で混合した気体と考えることができます。

言い換えると、空気全体100％の重さのうち、N2が80％、O2が20％をそれぞれ占めるということですね。

そこで、空気の重さを原子量を使って次のように決めてしまいます。

この28.8gを基準として、軽ければ「空気より軽い気体」、重ければ「空気より重い気体」となるのです。

※実際は空気中にアルゴンや二酸化炭素なども含まれていますが、ごく微量なので考えないものとしましょう。

各気体の重さ

それでは各気体の重さを求めて、空気との重さを比較してみましょう。

①窒素

空気中に最も多く含まれている気体。水に溶けにくいので水上置換（法）で収集可能です。

②酸素

空気中に2番目に多く含まれている気体。水に溶けにくいので水上置換（法）で収集可能です。

③二酸化炭素

空気中に4番目に多く含まれている気体。水に少ししか溶けないので一般的に水上置換（法）で収集可能。

④水素

金属を溶かすことで発生する気体。水に少ししか溶けないので一般的に水上置換（法）で収集可能。

⑤アンモニア

有毒な気体。水に溶けやすく空気より軽いので上方置換（法）で収集可能。

⑥塩化水素

有毒な気体。水に溶けやすく空気より重いので下方置換（法）で収集可能。

⑦一酸化炭素

有毒な気体。炭素の不完全燃焼（酸素が少ない状態で物質を燃焼する）で生じる。

ここで初めて、火災警報器が天井に設置される理由が、数値として理解できたのではないでしょうか。

不完全燃焼が発生している危険な環境下で、空気より軽い一酸化炭素が上に昇っていくのです。

⑧メタン・エタン・プロパン・ブタン

家庭などで使われている都市ガスは、メタンガスを主成分としています。

プロパンガスは家庭用、ブタンガスは工業用として使われているLPガス（液化石油ガス）です。

都市ガス（空気より軽いメタンガス）用のガス警報器は天井に設置されます。

対して、LPガス（空気より重いプロパンガスやブタンガス）用のガス警報器は床に設置されます。

新しい視点での学習法「またぎ学習」

本記事では「空気との重さ比べ」を紹介いたしましたが、お土産として新しい視点での学習法を提示しましょう。

それが、「またぎ学習」というものです。

暗記と計算の「またぎ学習」

次のような事柄が当てはまる方はいらっしゃいませんか？

さて、本当に「暗記」と「計算」は二項対立として完全に分かれているのでしょうか。

答えは“NO”です。

今回講義いたしました「空気との重さ比べ」の暗記事項は、計算によっても求めることができました。

暗記が苦手！という方からすればこれ以上に嬉しい出来事はないでしょう。

（もちろん、原子量や化学式は覚える必要がありますが…）

「苦手単元は、得意な勉強法で克服できる可能性が秘められている」ということです。

このような考えを常に持ちながら勉強に取り組んでみましょう。

暗記と計算の垣根を「またいで」、自らの得意とする領域に引きずり込んでいくのです。

学年と分野（教科）の「またぎ学習」

「空気との重さ比べ」は本当に中学1年の単元なのでしょうか？

原子量から計算する方にとっては、中学2年・中学3年・高校の単元だ！と感じられるでしょう。

「学年をまたいで見渡せば、繋がる可能性が秘められている」ということです。

今の学習に行き詰まったときは

1. 過去の学年の教科書やノートから共通点や繋がりを発見し、理解への近道を築く
2. 未来の学年の授業内容を先取りし、理解への近道を築く

このような方法を取ってみると楽しく学習できるでしょう。

さらに、次のようなこともいえます。

1. 環境問題や時差計算で、社会と理科を繋げる
2. 連立方程式で、理科と数学を繋げる
3. 国連の機構の頭文字で、英語と社会を繋げる

「教科をまたいで見渡せば、繋がる可能性が秘められている」ということですね。

Reserch＆Categorize（調査と分類・リサーチ＆カテゴライズ）

「またぎ学習」をするために大切なのは、広い視野での調査と、明確な分類です。

Reserch（調査）

ネットや読書によっていろいろな人から勉強の情報を集めてみましょう。

1人の先生だけでは知識量に限界があります。

視野を広げるために情報収集能力を身につけるのも学生の大切な仕事です。

本サイトStudyGeekも有効にご活用ください。

Categorize（分類）

学年や教科が分けられているのは大人の勝手な都合です。

その節目を壊し、あなたが最も納得するオリジナルな境界線をつくりましょう。

「分ける」ことで「分かる」ことができるのです。この2語の語源は同じですからね。