反応に伴う温度変化をエネルギーの移動と結ぶ

温度、周りの水、容器の違いを比べる七つの架空の資料を使う14問と六つの記述課題です。

学年・内容の目安 中学校第2学年「理科」(化学変化と熱)。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。

学習用の練習の使い方

学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。

解説を読む

反応する物質と、その周りの水や空気を分けて見ます。温度の記録と外からの加熱や冷却の有無を照らし合わせ、熱としてのエネルギーがどちらへ移ったかを考えます。

必要な予備知識

二つの温度の差を求め、観察した値とその理由を分けて説明できること。

  1. 発熱する反応では、反応する物質から周囲へ熱としてエネルギーが移る。吸熱する反応では、周囲から反応する物質へ移る。
  2. 温度の上がり方や下がり方を比べるときは、初めの温度、容器、水の量、外からの加熱や冷却なども確かめる。
  3. 温度差だけでは、移ったエネルギーの量が何Jかは決まらない。

解き方の例

同じ条件で、外から熱を加えていないのに反応している容器の周りの水だけが温かくなれば、反応から水へエネルギーが移ったと考えます。

よくある間違い

  • 上がった温度と、熱として移ったエネルギーの量を同じものとして扱う。
  • 外から温めたのに、温度が上がったことだけで反応が発熱したと決める。
  • 温度が下がったことだけで、化学変化があったと決める。

観察と考え方を講師と確かめる

測った場所と温度差を読み、周囲とのエネルギーの移動や、記録で言える範囲を根拠とともに示します。

紙上の資料から熱の移り方を考えます。実験の手順、薬品の選定、熱量の定量は扱いません。

文部科学省:中学校学習指導要領解説 理科編

読む文章・資料

反応を囲む水が温まる

外から加熱せず、Aでは小さな容器の中で化学反応を起こし、その周りを水で囲みました。周りの水は20 ℃から26 ℃になりました。同じ作りで反応を起こさなかった比較用Bでは、周りの水は20 ℃のままでした。

反応を囲む水が冷える

Cの小さな容器の中で化学反応が起きました。外から冷やさず、周りを囲む水は22 ℃から17 ℃になりました。容器と水の量をそろえた比較用Dでは反応がなく、水は22 ℃のままでした。

初めの温度が違う

条件Eでは水が18 ℃から23 ℃に、条件Fでは水が24 ℃から27 ℃になりました。どちらも周りの水を測りましたが、初めの温度が違う二回の記録です。

外から加熱した記録

GとHは同じ作りの容器です。Gでは化学反応を起こしながら外から温め、周りの水が20 ℃から28 ℃になりました。Hは反応を起こさずに外から同じように温め、水が20 ℃から27 ℃になりました。記録は一回ずつで、温度の読みのずれは調べていません。

周りの水の量を変えた二つの記録

Iでは容器の周りに50 g、Jでは100 gの水を入れました。初めはどちらも20 ℃で、同じ量の物質を反応させました。水はIで24 ℃、Jで22 ℃になりました。この資料では温度を記録し、熱として移ったエネルギーは測っていません。

反応を伴わない冷え方

Kでは液体の水が蒸発し、その近くの温度が下がりました。水は水蒸気へ状態が変わったとします。Lでは新しい物質が生じる反応を確かめ、その周りの水の温度が下がりました。どちらも外から冷やしていません。

温度が元に近づく

外から温めずに反応が進む間に、Mの周りの水は20 ℃から25 ℃に上がりました。反応が終わった後、容器を20 ℃の室内に置いておくと、水は25 ℃から22 ℃へ下がりました。反応が終わった後は容器を温めたり冷やしたりしませんでした。

練習する

選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。

入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。

確認問題・資料・講師と使う課題

  1. 資料:反応を囲む水が温まる

    Aの周りの水は何℃上がりましたか。

    答えと解説

    6

    26 ℃から20 ℃を引くと、上がった温度は6 ℃です。

  2. 資料:反応を囲む水が温まる

    AとBの違いから考えられるエネルギーの移動はどれですか。

    • Bの水から、Aの水へ移った。
    • Aの反応する物質から、周りの水へ移った。
    • Aの周りの水から、反応する物質へ移った。
    答えと解説

    Aの反応する物質から、周りの水へ移った。

    外から加熱せず反応のあるAの水が温まったので、反応する物質から周りの水へ移ったと考えます。

  3. 資料:反応を囲む水が冷える

    Cの周りの水は何℃下がりましたか。

    答えと解説

    5

    初めの22 ℃から後の17 ℃を引くと、下がった温度は5 ℃です。

  4. 資料:反応を囲む水が冷える

    Cの水が冷えたことから考えられるエネルギーの移動はどれですか。

    • 反応する物質から、周りの水へ移った。
    • 比較用Dの水から、Cの水へ移った。
    • 周りの水から、反応する物質へ移った。
    答えと解説

    周りの水から、反応する物質へ移った。

    外から冷やさずCの水が冷えています。水から反応する物質へエネルギーが移ったと考えます。

  5. 資料:初めの温度が違う

    EとFの温度の上がり方について、記録に合うのはどれですか。

    • Eは5 ℃、Fは3 ℃上がった。
    • Eは3 ℃、Fは5 ℃上がった。
    • Eは18 ℃、Fは24 ℃上がった。
    答えと解説

    Eは5 ℃、Fは3 ℃上がった。

    Eは23−18=5 ℃、Fは27−24=3 ℃です。後の温度だけを比べると上がり方は分かりません。

  6. 資料:初めの温度が違う

    EとFを比べるとき、次にそろえる条件として適切なのはどれですか。

    • 測定を終えたときの温度
    • 反応を始めるときの水の温度
    • 測定後に記録を書く時刻
    答えと解説

    反応を始めるときの水の温度

    この二回では初めの水の温度が違います。比較の条件として初めの温度をそろえます。

  7. 資料:外から加熱した記録

    Hの記録から確かめられるのはどれですか。

    • 外から温めた場合も、反応がなければ温度は一定になる。
    • 反応がない場合、外から温めても水は冷える。
    • 外から温めると、反応がなくても水は温まる。
    答えと解説

    外から温めると、反応がなくても水は温まる。

    Hでは反応がなくても、外から温めたことで周りの水が20 ℃から27 ℃へ上がりました。

  8. 資料:外から加熱した記録

    Gの温度が上がった理由を考えるとき、注意する点はどれですか。

    • 外からの加熱があるため、上昇分を反応だけの影響にはできない。
    • Hに反応がなかったので、外からの加熱は無視できる。
    • 水を測った記録なので、温度計の読みのずれは考えなくてよい。
    答えと解説

    外からの加熱があるため、上昇分を反応だけの影響にはできない。

    GもHも外から温めています。Gの温度上昇には、反応以外に外からの加熱も影響します。

  9. 資料:周りの水の量を変えた二つの記録

    IとJの比較で違っていた条件はどれですか。

    • 反応させた物質の量
    • 容器の周りに入れた水の量
    • 周りの水の最初の温度
    答えと解説

    容器の周りに入れた水の量

    周りの水はIで50 g、Jで100 gです。反応する物質の量と水の初めの温度は同じです。

  10. 資料:周りの水の量を変えた二つの記録

    IとJで実際に測ったことをまとめたのはどれですか。

    • 反応から出た熱の量をJの単位で測り、Iで多かった。
    • Iの水の温度が2 ℃、Jの水の温度が4 ℃上がった。
    • Iの水の温度が4 ℃、Jの水の温度が2 ℃上がった。
    答えと解説

    Iの水の温度が4 ℃、Jの水の温度が2 ℃上がった。

    測ったのは水の温度です。Iは24−20=4 ℃、Jは22−20=2 ℃上がりました。

  11. 資料:反応を伴わない冷え方

    KとLについて温度の記録から確かめるとき、資料に合うのはどれですか。

    • 温度が下がることは、化学反応が起きない変化でも見られる。
    • 温度が下がると、どちらでも新しい物質ができたと分かる。
    • Kは温度が下がり、Lは測定の前後で温度が変わらない。
    答えと解説

    温度が下がることは、化学反応が起きない変化でも見られる。

    Kでは水の状態だけが変わり、温度が下がりました。化学変化かどうかには物質の情報が必要です。

  12. 資料:反応を伴わない冷え方

    Lで化学反応が起きた根拠として使うのはどれですか。

    • 水の温度が下がったこと。
    • 新しい物質が生じたこと。
    • 外から冷やしていないこと。
    答えと解説

    新しい物質が生じたこと。

    化学反応では別の物質ができます。温度が下がったという記録は熱の移動を考える手がかりです。

  13. 資料:温度が元に近づく

    反応が終わってから、水の温度は25 ℃から何℃下がりましたか。

    答えと解説

    3

    25 ℃から22 ℃を引くと、下がった温度は3 ℃です。

  14. 資料:温度が元に近づく

    反応が終わった後に水が冷えたときの説明はどれですか。

    • 20 ℃の室内から、より温かい水へ熱が移った。
    • 反応が終わったので、水と室内の間では熱は移らない。
    • 温かい水から、より冷たい室内の側へ熱が移った。
    答えと解説

    温かい水から、より冷たい室内の側へ熱が移った。

    反応後は水の方が室内より温かく、水から室内の側へエネルギーが移って、水が冷えたと考えます。

観察と考え方を講師と確かめる

資料:反応を囲む水が温まる

AとBの記録から、どこからどこへエネルギーが移ったと考えるか説明しましょう。

答えと解説

Aの周りの水は6 ℃上がり、反応を起こさないBは変わりませんでした。外から加熱していないので、Aでは反応する物質から周りの水へ熱としてエネルギーが移ったと考えます。

比較用を使うと、反応の有無と温度の違いを対応させやすくなります。

  • Aの6 ℃の上昇と、Bに温度変化がないことを比べる。
  • 反応する物質から周りの水への移動と説明する。

資料:反応を囲む水が冷える

Cの水の温度が下がったことを、吸熱する反応と結び付けて説明しましょう。

答えと解説

Cでは水が22 ℃から17 ℃へ5 ℃下がり、Dは変わりませんでした。反応する物質が周りの水からエネルギーを受け取るので、Cの水が冷えたと考えます。

温度を測ったのは、反応物そのものではなく周りの水です。

  • Cの5 ℃の低下と、Dが変わらないことを示す。
  • 水から反応する物質へ熱としてエネルギーが移ることを説明する。

資料:初めの温度が違う

EとFのうち、最終温度が高いほうと、温度の上がり方が大きいほうを分けて書き、次にそろえる条件を一つ挙げましょう。

答えと解説

最終温度は27 ℃のFが高い一方、上昇はEが5 ℃、Fが3 ℃でEが大きいです。比較をやり直すなら、初めの水の温度をそろえます。

初めの値が違うと、最終温度の大小と変化量の大小は一致しないことがあります。

  • 最終温度の大小と温度上昇の大小を正しく区別する。
  • 初めの温度をそろえると示す。

資料:外から加熱した記録

Gの温度上昇を反応だけの影響と決められない理由を、Hの記録を使って説明しましょう。

答えと解説

GもHも外から温めています。反応のないHでも7 ℃上がったので、Gの8 ℃すべてを反応だけの影響にはできません。差を調べるなら、同じ条件で繰り返し、読みのずれも確認します。

一回ずつの記録で見た1 ℃の差を、そのまま反応の効果と決めません。

  • Hでも外からの加熱によって7 ℃上がったと示す。
  • Gの上昇全体を反応だけとせず、比較や測定の限界を示す。

資料:周りの水の量を変えた二つの記録

IとJで測った差と、熱として移った量について記録から言える範囲を説明しましょう。

答えと解説

Iは水50 gで4 ℃、Jは水100 gで2 ℃上がりました。温度上昇はIが大きいですが、水の量も違います。この記録だけでは、Iに移ったエネルギーの量が何ジュールかや、Jの場合の二倍かどうかは決められません。

温度の差と、移ったエネルギーの量は別の量です。

  • 水の量と温度上昇の組をそれぞれ示す。
  • 温度差だけで熱として移ったエネルギーの量を決めないと説明する。

資料:温度が元に近づく

反応中に水が温まったことと、反応後に水が冷えたことを、エネルギーの移る向きで分けて説明しましょう。

答えと解説

反応中は反応する物質から周りの水へエネルギーが移り、水は20 ℃から25 ℃へ上がりました。反応が終わった後は、水の方が室内より温かく、水から室内の側へ熱が移り22 ℃へ下がりました。

同じ水でも、どの時間の、どの相手との間の移動かを区別します。

  • 反応中は反応する物質から周りの水へ移ると示す。
  • 反応後は温かい水からより冷たい室内へ移ると示す。

ワークシート

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学習内容と参考資料

日本の学習指導要領

中学校理科第1分野(4)ア(イ)㋒「化学変化と熱」に関連する補助教材です。 · 2026-11-08

学習内容と参考資料

文部科学省 · 冊子49–50ページ。化学変化による発熱や吸熱と、日常生活との関連。

授業・宿題・次の記録につなげる

観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。

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