水ができる反応：質量保存と定比例シミュレータMaking Water: Conservation of Mass and Fixed Ratio Simulator

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 水素分子 6 個と酸素分子 2 個を反応させると、水は何個できて、どの分子が何個余ると思いますか。If 6 hydrogen molecules react with 2 oxygen molecules, how many water molecules do you think will form, and which molecules will be left over, and how many?💡 化学反応式 2H₂ + O₂ → 2H₂O の係数は、1回の反応で使う分子の個数を表しています。The coefficients in 2H₂ + O₂ → 2H₂O tell you how many molecules are used in one reaction.
2. 片方の分子が余るとき、反応後の全質量は反応前より減ると思いますか、変わらないと思いますか。When one kind of molecule is left over, do you think the total mass after the reaction will be smaller than before, or the same?💡 余った分子が容器の中からどこかへ消えるかどうかを考えてみましょう。Think about whether the leftover molecules actually disappear from the container.

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態（水素分子 H₂：6 個、酸素分子 O₂：2 個）で「反応開始」を押し、白2球の H₂ 2個が赤い O₂ 1個に近づいて水（白赤白）2個に変わる様子と、最後に「余り」と表示される分子を観察する。In the starting state (Hydrogen H₂: 6, Oxygen O₂: 2), press "Start reaction". Watch two H₂ (two white balls each) move to one red O₂ and turn into two water molecules (white-red-white), and look for the molecules labeled "extra" at the end.
2. 右のパネルで「反応前の全質量」「生成した水の質量」「余った分子の質量」を読み、緑の欄の式（76 g = 72 g + 4 g など）と「✓ 一致（質量保存の法則）」を確認する。中央の積み上げ棒グラフで「反応前」と「反応後」の棒の高さも比べる。In the right panel, read "Total mass before", "Mass of water made" and "Mass left over", and check the equation in the green box (for example 76 g = 72 g + 4 g) and "✓ Equal (law of conservation of mass)". Also compare the heights of the "Before" and "After" bars in the stacked bar graph.
3. 「水素分子 H₂」スライダーを 12 個にして（酸素は 2 個のまま）もう一度「反応開始」を押し、水の個数と余りがどう変わるかを調べる。Move the "Hydrogen H₂" slider to 12 (keep oxygen at 2), press "Start reaction" again, and see how the number of water molecules and the leftovers change.
4. 今度は H₂ を 4 個、「酸素分子 O₂」を 4 個にして反応させ、どちらが余るかを確かめる。Now set H₂ to 4 and the "Oxygen O₂" slider to 4, run the reaction, and find out which one is left over.
5. いくつかの組み合わせで反応させ、そのたびに「水の中の質量比 H : O」の表示を記録する。Try several combinations and record the "Mass ratio H : O in water" each time.

3確かめようCheck

1. H₂ 6 個、O₂ 2 個のとき、水は何個できて、何が余りましたか。質量の数値はどうなりましたか。With 6 H₂ and 2 O₂, how many water molecules formed and what was left over? What were the mass values?→ 水が 4 個でき、水素分子が 2 個余った（酸素が尽きて反応が止まった）。反応前 76 g ＝ 水 72 g ＋ 余り 4 g で一致した。4 water molecules formed and 2 hydrogen molecules were left over (the oxygen ran out, so the reaction stopped). Before 76 g = water 72 g + leftover 4 g, so they were equal.
2. H₂ を 12 個に増やしても、できる水の個数は増えましたか。When you increased H₂ to 12, did the number of water molecules increase?→ 増えなかった。O₂ が 2 個しかないので水は 4 個のままで、水素分子 8 個が余った（88 g = 72 g + 16 g）。No. Because there are only 2 O₂, still only 4 water molecules formed and 8 hydrogen molecules were left over (88 g = 72 g + 16 g).
3. H₂ 4 個、O₂ 4 個のとき、どちらがどれだけ余りましたか。With 4 H₂ and 4 O₂, which was left over, and how much?→ 水素が先に尽き、酸素分子が 2 個（64 g）余った。水は 4 個（72 g）できて、136 g = 72 g + 64 g となった。The hydrogen ran out first and 2 oxygen molecules (64 g) were left over. 4 water molecules (72 g) formed, and 136 g = 72 g + 64 g.
4. スライダーの値を変えると、水の中の H : O の質量比は変わりましたか。Did the H : O mass ratio in the water change when you changed the sliders?→ 変わらなかった。どの組み合わせでもいつも 1 : 8（水1個で H 2g : O 16g）だった。No. For every combination it was always 1 : 8 (one water: H 2g : O 16g).

4考えようThink further

1. 水の H : O の質量比がいつも 1 : 8 になるのはなぜですか。Why is the H : O mass ratio in water always 1 : 8?→ 水分子は必ず水素原子2個と酸素原子1個からできていて、原子1個の質量が決まっている（H=1、O=16）ので、1分子の中は 2 : 16 = 1 : 8 になる。分子が何個集まっても比は同じになる。Every water molecule is always made of 2 hydrogen atoms and 1 oxygen atom, and each atom has a fixed mass (H = 1, O = 16), so one molecule is 2 : 16 = 1 : 8. However many molecules there are, the ratio stays the same.
2. 実験で水素 4 g と酸素 40 g を反応させると、できる水と余る気体はそれぞれ何 g でしょうか。シミュレーションの考え方で予想しなさい。In an experiment, 4 g of hydrogen reacts with 40 g of oxygen. Using the idea from the simulation, how many grams of water form, and how much gas is left over?→ 水素:酸素 = 1:8 で結びつくので、水素 4 g には酸素 32 g が必要。水が 36 g でき、酸素が 8 g 余る（4 + 40 = 36 + 8 で質量も保存される）。Hydrogen and oxygen combine in a 1:8 mass ratio, so 4 g of hydrogen needs 32 g of oxygen. 36 g of water forms and 8 g of oxygen is left over (4 + 40 = 36 + 8, so mass is conserved).

よくある誤解Common misconceptions

• 「多い方の物質も反応ですべて使われる」——実際には不足した方がなくなった時点で反応は止まり、多い方はそのまま余る。"The substance you have more of is also used up completely" — in fact the reaction stops when the smaller one runs out, and the excess simply remains.
• 「反応すると質量が減る（または余りは数えなくてよい）」——余った分子も含めれば、反応の前後で全質量は変わらない。"Mass decreases in a reaction (or leftovers don't count)" — when the leftover molecules are included, the total mass is the same before and after.

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)