予習シリーズ 小4理科（下）第7回「物の溶け方（2）」親子で押さえておきたいポイントまとめ
小4理科（下）の第7回は「物の溶け方（2）」です。前回学んだ「水に溶ける量には限度がある」という知識を使い、溶けている物を取り出す方法を考えます。
今回扱う主な方法は、①水を蒸発させる、②水溶液の温度を下げるの2つです。「水の量や温度が変わると、溶ける限度量はどう変わるか」を考えると、実験と計算を結びつけやすくなります。
計算では、水の量・溶けている物質の量・水温を整理しましょう。さらに、飽和しているか、蒸発させたあと何℃にするかも大切な条件です。
1 今回の単元、5つの柱
| 分野 | 押さえる内容 | 確認ポイント |
|---|---|---|
| 取り出す方法 | 水の蒸発・水溶液の冷却 | 溶ける限度量がどう変わるか |
| 蒸発させる実験 | 蒸発皿、食塩などの取り出し | 水が蒸発し、溶質が残る |
| 冷やす実験 | ホウ酸・食塩、ろ過、ろ液 | 物質によって出てくる量が違う |
| 計算問題 | 蒸発・冷却・両方の操作 | はじめの量と最後に溶ける量を比べる |
| 結晶 | 結晶の形、大きな結晶の育て方 | 物質の種類と代表的な形 |
計算が難しいときは、先に実験で何が起きるかを言葉で説明してみましょう。「水が減る」「冷やすと溶ける限度量が減る」という変化が、式を立てる手がかりになります。
2 全体像：なぜ取り出せるのか
同じ物質について、一定量の水に溶ける限度量は温度によって決まります。水の量や温度を変え、実際に溶けている量が、その条件での限度量を超えると、溶けきれない分が出てきます。
| 操作 | 食塩・ホウ酸での考え方 |
|---|---|
| 水を蒸発させる | 水が減るため、溶ける限度量が小さくなる |
| 温度を下げる | 溶ける限度量が小さくなる。変化の大きさは物質によって異なる |
| 水を加える | 同じ温度なら、溶ける限度量が大きくなる |
| 温度を上げる | ホウ酸では限度量が大きく増え、食塩では少し増える |
ただし、水を少し減らしたり冷やしたりしても、限度量を超えなければ結晶は出てきません。また、すべての物質が「温度を上げるほどよく溶ける」とは限りません。問題にある表やグラフを確認しましょう。
3 水を蒸発させて取り出す①：食塩
食塩水を熱して水を蒸発させると、水に溶けきれなくなった食塩の粒が現れます。この実験で主に蒸発するのは水で、食塩は蒸発皿に残ります。
| 器具 | 役割 |
|---|---|
| 蒸発皿 | 少量の水溶液を入れて加熱する |
| 三脚・金網など | 使用する加熱器具に合わせて蒸発皿を支える |
| 実験用の加熱器具 | 水溶液を加熱する |
| 保護めがね | 液の飛びはねなどから目を守る |
実験は先生や保護者の指導のもとで行いましょう。加熱中の液や蒸発皿に顔を近づけず、水が少なくなったら加熱をやめ、余熱で蒸発させます。加熱後の器具にも直接触れないようにします。
計算例：蒸発後に20℃にする場合
20℃の水200gに食塩を限度量まで溶かします。水100gに36g溶けるとすると、はじめに溶けている食塩は36×2＝72gです。
水を100g蒸発させたあと、20℃に戻したとします。残る水は100gで、溶けていられる食塩は36g。したがって、出てくる食塩は72−36＝36gです。水をすべて除けば、計算上は72gの食塩が残ります。
ポイント：加熱している最中と、冷ましたあとの限度量は同じとは限りません。最後の温度まで確認しましょう。
4 水を蒸発させて取り出す②：ホウ酸
ホウ酸の水溶液も、水を蒸発させることでホウ酸を取り出せます。ここでは、水だけが減り、ホウ酸の総量は変わらないという条件で計算します。
20℃の水100gにホウ酸が5g溶ける場合、水200gには5×2＝10g溶けます。水を100g蒸発させ、20℃に戻すと、溶けていられるのは5gなので、10−5＝5gが出てきます。
食塩と考え方は同じです。物質ごとの表を使い、「はじめに溶けていた量」と「最後に溶けていられる量」を比べましょう。なお、ホウ酸などの薬品は口に入れず、実験後は手を洗ってください。
5 温度を下げて取り出す①：ホウ酸
ホウ酸は、水温が高いほど溶ける限度量が大きくなります。高温の水にたくさん溶かした水溶液を冷やすと、溶けきれなくなった分が結晶として出てきます。
水の量が変わらない条件では、再び温めると結晶が溶け、冷やすとまた出てくる様子を観察できます。ただし、結晶が出るかどうかは、最初にどれだけ溶かしたかにもよります。
ポイント：「冷やせば必ず出る」ではなく、「冷やした温度の限度量を超えた分が出る」と説明しましょう。
6 温度を下げて取り出す②：食塩
食塩は、水温による限度量の変化が小さい物質です。そのため、高温の飽和食塩水を冷やしても、多くの食塩は取り出せません。
この記事の計算用の表では、水100gに80℃で38g、20℃で36g溶けます。水を蒸発させずに80℃から20℃へ冷やすと、38−36＝2gが出てきます。
同じ条件でホウ酸は80℃で24g、20℃で5g溶けるので、24−5＝19gが出てきます。物質ごとの限度量の変化が、取り出せる量の違いにつながります。
7 どちらの方法で取り出す？
| 物質 | 温度による変化 | この単元での方法の選び方 |
|---|---|---|
| 食塩 | 小さい | 水を蒸発させる方法が適している |
| ホウ酸 | 大きい | 高温で十分に溶かしてから冷やすと取り出しやすい |
| ミョウバン | 大きい | 冷却を利用して結晶をつくれる |
蒸発では水を減らし、冷却では温度を変えます。冷却したあとも一部の物質は水に溶けて残ります。
「どんな物質でも、加熱すれば全部取り出せる」わけではありません。加熱によって分解する物質などもあるため、ここでは主に食塩など、この単元で扱う物質について考えます。
8 ろ過：出てきた粒を液と分ける
冷やして出てきたホウ酸の結晶は、ろ過で水溶液と分けます。ろ紙を通り抜けた液をろ液といいます。
| 器具 | 役割 |
|---|---|
| ろ紙 | 水溶液を通し、ろ紙の穴より大きい固体の粒を残す |
| ろうと | ろ紙を支え、液を下の容器へ導く |
| ガラス棒 | 液を伝わせ、静かに注ぐ |
| ビーカー | ろ液を受ける |
ろ紙を水でぬらしてろうとに密着させ、ガラス棒を伝わせて液を注ぎます。液面がろ紙の上端を超えないようにし、ろうとの足の長い側を受けるビーカーの内壁につけます。液を静かに流し、飛び散りを防ぐためです。
ポイント：水に溶けている食塩やホウ酸は、水と一緒にろ紙を通ります。ろ過は、溶けている物質を水から分ける操作ではありません。
9 ろ過しても、全部は取り出せない
結晶をろ過したあとも、透明なろ液にはホウ酸が溶けています。飽和しているろ液をさらに冷やし、限度量が小さくなれば、新たに結晶が出てきます。
ただし、同じ温度でろ過を繰り返すだけでは、溶けているホウ酸は取り出せません。また、冷やせる温度には限りがあり、冷却とろ過を繰り返せば残りが限りなく0になる、というわけでもありません。
計算例：60℃から20℃に冷やす
60℃の水100gにホウ酸を15g溶かした飽和水溶液を、水が蒸発しないようにして20℃へ冷やします。20℃では5g溶けるので、15−5＝10gが結晶として出てきます。
ろ過すると、ろ紙の上には10gの結晶が残り、ろ液には5gのホウ酸が溶けています。ろ液の重さを問われたら、水100g＋ホウ酸5g＝105gです。ここでは器具への付着などは考えません。
10 計算の土台：「3つの数字」と条件を確認する
問題を読んだら、まず次の3つを整理しましょう。
- 水の量：水溶液全体の重さと区別する。
- 溶けている物質の量：加えた量がすべて溶けたか確認する。
- 水温：操作前と操作後の温度を確認する。
さらに、飽和しているか・水が蒸発するか・出てきた結晶を途中で取り除くかも確認します。「3つのうち2つがわかれば必ず残りが決まる」わけではありません。
飽和している条件での練習
| 条件 | 考え方・答え |
|---|---|
| 水100gに食塩37gが限度量まで溶ける温度 | この記事の表では60℃ |
| 20℃の水200gに溶ける食塩の限度量 | 36×2＝72g |
| 80℃で食塩19gを限度量まで溶かすのに必要な水 | 19÷38×100＝50g |
同じ温度・同じ物質なら、溶ける限度量は水の量に比例します。ただし、温度と限度量の関係が比例するとは限りません。
11 計算問題を6つの型で整理する
この単元の代表的な問題は、次のように整理できます。「問題が必ず6種類に限られる」という意味ではなく、考え方を整理するための分類です。
| 操作 | 取り出せる量を求める | 条件を逆算する |
|---|---|---|
| 蒸発 | 水を減らしたとき、何g出るか | 何gの水を蒸発させるか |
| 冷却 | 冷やすと何g出るか | 何℃まで冷やすか |
| 蒸発＋冷却 | 水も温度も変えると何g出るか | 最後の温度や水の量から逆算する |
基本は「出てくる量＝はじめに溶けていた量−最後に溶けている量」です。差が0以下なら結晶は出ません。途中で物質を取り除く問題などでは、その操作も反映させましょう。
12 例題①：水を蒸発させる
1-1 水を50g蒸発させると、食塩は何g出る？
80℃の水100gに食塩を限度量まで溶かし、水を50g蒸発させたあと、液温を80℃にします。食塩の総量は変わらないものとします。
はじめの食塩は38g。残る水は100−50＝50gなので、最後に溶ける限度量は38×50÷100＝19g。したがって、出てくる食塩は38−19＝19gです。
1-2 食塩を9g取り出すには、水を何g蒸発させる？
20℃の水100gに食塩を限度量まで溶かします。水を蒸発させたあと20℃に戻したとき、食塩を9g取り出すにはどうすればよいでしょうか。
はじめの食塩は36g。溶けて残る量は36−9＝27g。27gが限度量となる水は27÷36×100＝75gなので、蒸発させる水は100−75＝25gです。
飽和水溶液を同じ温度で比べるこの条件では、9÷36×100＝25gと計算することもできます。
13 例題②：温度を下げる
2-1 20℃に冷やすと、ホウ酸は何g出る？
80℃の水100gにホウ酸を限度量まで溶かし、水を蒸発させずに20℃へ冷やします。
はじめは24g、最後に溶けている量は5gなので、24−5＝19gが出てきます。
2-2 ホウ酸を20g取り出すには、何℃にする？
60℃の水200gにホウ酸を限度量まで溶かし、水を蒸発させずに冷やします。
はじめのホウ酸は15×2＝30g。20g取り出すと、溶けて残る量は30−20＝10gです。水100gあたりでは10÷2＝5gなので、表から20℃とわかります。
ポイント：表が「水100gあたり」なら、実際の水の量に合わせて換算します。水溶液100gあたりと混同しないようにしましょう。
14 例題③：蒸発と冷却を組み合わせる
3-1 水を100g蒸発させ、60℃にすると何g出る？
80℃の水200gにホウ酸を限度量まで溶かします。途中でホウ酸を取り除かず、水を100g蒸発させたあと、60℃にします。
はじめのホウ酸は24×2＝48g。残る水は100gで、60℃では15g溶けます。したがって、最終的に出ている結晶は合計48−15＝33gです。蒸発中に出た分と、冷却で新たに出た分を合わせた量になります。
3-2 40℃で27g取り出すには、水を何g蒸発させる？
60℃の水300gにホウ酸を限度量まで溶かします。水を一部蒸発させ、最後に40℃にしたとき、合計27gの結晶を取り出したいとします。
はじめのホウ酸は15×3＝45g。溶けて残す量は45−27＝18gです。40℃では水100gに9g溶けるので、必要な水は18÷9×100＝200g。蒸発させる水は300−200＝100gです。
逆算の順序：溶けて残す量 → 必要な水の量 → 蒸発させる水の量。
15 グラフで解く
グラフでは、まず横軸・縦軸・単位を確認します。縦軸が「水100gに溶ける量」なのか、別の量なのかによって計算が変わります。
| 知りたいこと | 読み方 |
|---|---|
| ある温度での限度量 | 横軸の温度から曲線へ進み、縦軸の値を読む |
| 冷やして出る量 | はじめに溶けていた量から、最後の限度量を引く |
| 何℃にすればよいか | 溶けて残す量を水100gあたりに直し、曲線との交点の温度を読む |
例えば、60℃の水100gにホウ酸15gを溶かした飽和水溶液を20℃へ冷やすと、15−5＝10gが出ます。
80℃の水100gに24g溶けていて、10g取り出したいなら、残す量は24−10＝14gです。14gが溶ける温度を、与えられたグラフから読み取ります。この記事の表では60℃で15gなので、60℃ちょうどとはいえません。表にない温度を正確に求めるには、対応するグラフなどの資料が必要です。
16 結晶：物質ごとに代表的な形がある
水溶液から出てくる固体の中には、規則的な形をした粒が見られます。結晶の代表的な形を、物質の名前とセットで確認しましょう。
| 物質 | 代表的な結晶の形 | 見え方 |
|---|---|---|
| 食塩 | 立方体 | 一つの結晶は無色透明。細かい粒の集まりは白く見える |
| ホウ酸 | 六角形のうすい板のような形 | 無色。粒の集まりは白く見えることがある |
| ミョウバン | 正八面体 | 無色透明 |
実際の結晶は、成長の条件によって形が整わなかったり、欠けたりすることもあります。形だけで未知の物質を断定しないことも大切です。
17 大きな結晶を育てるには
ミョウバンでは、小さな結晶を種結晶として、水溶液の中で育てる方法があります。
- 使用するミョウバンの種類と、教材の実験手順を確認する。
- 温度と水の量に合う量を溶かし、水溶液を用意する。
- 形のよい小さな結晶を種にして、適切な温度になった水溶液につるす。
- 揺らしたり急に冷やしたりせず、ゆっくり結晶が育つ様子を観察する。
急に冷やすと小さな結晶が多く生じやすく、材料が分散します。ゆっくり条件を変えると、種結晶を大きく育てやすくなります。ただし、種を入れた液が薄すぎたり温かすぎたりすると、種が溶けることもあります。
「ミョウバン」「焼きミョウバン」など、材料の種類によって扱う数値や手順が異なる場合があります。元の記事にあった一律の分量や投入温度ではなく、使用する材料に対応した実験手順に従ってください。
18 コラム：塩づくりとろ過
陸地で採れる塩「岩塩」
岩塩は、過去の海や塩湖などで、水の蒸発に伴って塩が堆積し、長い年月を経てできたものです。地層の中から採掘されます。「海底が隆起したからできた」とだけ覚えず、塩分を含む水の蒸発と堆積に注目しましょう。
揚浜式製塩
揚浜式製塩では、砂に海水をまき、日光や風を利用して水分を蒸発させます。その砂に付いた塩分を海水で洗い流して濃い塩水を集め、さらに煮詰めて塩を取り出します。砂からそのまま完成した塩を集めるわけではありません。
浄水ストローとろ過の限界
フィルター式の浄水器は、ろ過のしくみを利用しています。ただし、除去できるものは製品によって異なり、ろ過した水が必ず飲めるとは限りません。水に溶けた塩分や有害な化学物質、ウイルスなどには、製品によって対応できないものがあります。
災害時にも、川の水やたまり水を安易に飲まず、公的な案内と製品の使用条件に従うことが大切です。理科のろ過実験で得られた水は飲まないでください。
19 計算に使う表と、読み取りの注意
この記事の例題では、次の学習用に丸めた数値を使います。実際の問題では、必ずその問題に示された表・グラフの値を使ってください。
| 温度 | 水100gに溶ける食塩の限度量 | 水100gに溶けるホウ酸の限度量 |
|---|---|---|
| 0℃ | 35.5g | 3g |
| 20℃ | 36g | 5g |
| 40℃ | 36.5g | 9g |
| 60℃ | 37g | 15g |
| 80℃ | 38g | 24g |
| 100℃ | 39g | 38g |
確認するのは、物質名・温度の見出し・基準となる水の量・単位です。0℃の欄がない表でも、温度の見出しを正しく読めば、同じ温度の値がずれるわけではありません。
また、表の数値は丸め方などで異なることがあります。教材の誤植が疑われる場合は、解説や訂正情報も確認しましょう。ここでは本文と問題の数値を、上の表に統一しています。
20 親子で確認！要点チェック5問
この記事を復習するための問題です。教材原本の問題・解答を転載したものではありません。
| 問題 | 答え |
|---|---|
| 1. 食塩水から食塩を取り出す、冷却以外の方法は？ | 水を蒸発させる |
| 2. 上の表で、60℃の水100gに食塩は最大何g溶ける？ 水をすべて除いたら何g残る？ | 37g。飽和水溶液から水だけをすべて除けば、計算上37g残る |
| 3. 60℃の水100gにホウ酸15gを溶かし、20℃に冷やすと何g出る？ 分ける操作は？ | 10g。ろ過 |
| 4. 食塩・ホウ酸・ミョウバンの代表的な結晶の形は？ | 食塩＝立方体、ホウ酸＝六角形の板状、ミョウバン＝正八面体 |
| 5. 種結晶を大きく育てるときの工夫は？ | 水溶液の条件を整え、急に冷やさず、静かにゆっくり育てる |
21 親子で最終チェック！10問クイズ
声に出して答え、つまずいたところだけ本文に戻りましょう。計算は上の表を使い、特に指定がない冷却では、水は蒸発しないものとします。
Q1. 今回学ぶ、溶けている物質を取り出す主な方法を2つ答えよう。
水を蒸発させる方法と、水溶液の温度を下げる方法です。操作後の限度量を超えた分が出てきます。
Q2. 食塩水を加熱すると、主に何が蒸発し、何が残る？
主に水が蒸発し、食塩が残ります。水が減る途中では、溶けている食塩と、出てきた食塩の両方が存在することがあります。
Q3. 20℃の水200gに食塩を限度量まで溶かし、水を100g蒸発させて20℃に戻すと、何g出る？
はじめは36×2＝72g、最後に溶けている量は36gなので、72−36＝36gです。水だけをすべて除けば、計算上72g残ります。
Q4. ホウ酸と食塩で、冷やしたときに出る量が違うのはなぜ？
ホウ酸は食塩に比べ、温度による限度量の変化が大きいからです。ただし、実際に出る量は、はじめの水の量や溶けている量にもよります。
Q5. ろ過で使う器具と、注ぐときの注意は？
ろ紙・ろうと・ガラス棒・ビーカーなどを使います。液はガラス棒を伝わせて静かに注ぎ、液面をろ紙の上端より低く保ちます。ろうとの足の長い側を、受けるビーカーの内壁につけます。
Q6. 60℃の水100gにホウ酸15gを溶かし、20℃に冷やした。結晶と、ろ液中のホウ酸はそれぞれ何g？
結晶は15−5＝10g、ろ液中には5g溶けています。飽和したろ液をさらに冷やして限度量が下がれば、新たな結晶が出ます。
Q7. 計算でまず整理する3つの量は？ 20℃の水200gに溶ける食塩の限度量は？
水の量・溶けている物質の量・水温です。食塩の限度量は36×2＝72g。飽和しているかなどの条件も確認しましょう。
Q8. 80℃の水100gに食塩を限度量まで溶かし、水を50g蒸発させたあと80℃にした。食塩は合計何g出る？
はじめは38g。残った水50gに溶けるのは38×50÷100＝19gなので、38−19＝19gです。
Q9. 食塩・ホウ酸・ミョウバンの代表的な結晶の形と、大きく育てる工夫は？
食塩は立方体、ホウ酸は六角形の板状、ミョウバンは正八面体です。適切な水溶液に種結晶を入れ、急に冷やさず静かに育てると、大きな結晶をつくりやすくなります。
Q10. 岩塩・揚浜式製塩・浄水器は、今回の学習とどう関わる？
岩塩の形成や揚浜式製塩には、水の蒸発と塩の析出が関わります。フィルター式浄水器はろ過を利用しますが、除去できるものには限界があり、ろ過すれば必ず飲めるわけではありません。
22 まとめ：取り組み方のコツ
- 2つの方法を、理由とセットで覚える。蒸発では水の量、冷却では温度が変わることに注目しましょう。
- 水と水溶液を区別する。限度量の表が何gの水を基準としているか、必ず確認します。
- 最後の状態から考える。「はじめに溶けていた量−最後に溶けている量」が、出てくる量の基本です。蒸発後の温度も忘れずに。
- 結晶とろ液を分けて説明する。ろ紙に残るものと、ろ液に溶けているものを言葉にしてみましょう。
今回の単元は、「その水の量・その温度で、何gまで溶けるか」が理解の軸になります。テスト前は、一覧表・6つの計算例・要点チェック5問・10問クイズで、条件を読み取る練習をしてみてください。本日の伴走も、おつかれさまでした！
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第7回「物の溶け方（2）」の暗記カードサンプル
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