気体の発生方法と性質(水素・酸素・二酸化炭素・アンモニア)

化学1

この記事では,水素,酸素,二酸化炭素,アンモニアを例に,気体の発生方法と性質について学習していきます.この内容は中学1年生から3年生までよく問われる内容なのでしっかり覚えるようにしてください.

気体の発生方法と性質(水素・酸素・二酸化炭素・アンモニア)

これまでの記事で気体の集め方について学習しました.

気体の性質により,水上置換法,上方置換法,下方置換法の3つでしたね.

この記事では,水素,酸素,二酸化炭素,アンモニアの発生方法とそれらの性質について学習していきましょう.

水素

中1化学7 水素_rev
©️ sciencenote.jp

水素は,水に溶けにくいという性質から,水上置換法で集めます.

水素の発生方法と確認方法

Gus Pasquerella, Public domain, via Wikimedia Commons

水素は,地球上で最も軽い気体です.

そのため,昔は上の写真にあるように,飛行船を空に浮かべるために水素が使われていました.

しかし,水素は燃える性質(可燃性)があり,水素と酸素が混ざり,火がつくと爆発してしまいます.

そして,1937年5月6日にアメリカでドイツの飛行船・ビルデンブルク号が爆発・炎上事故を起こしてしまいました.

この事故で乗員・乗客と地上の作業員,合わせて36名が死亡,重症を負ってしまいました.

この事故以来,飛行船を空に浮かべるためには,2番目に軽いヘリウムという気体を使用しています.

少量の水素でも,火がつくと爆発するので,実験で発生させたときには細心の注意が必要です.

では,そんな水素はどのように発生させることができるのでしょうか?

水素の発生方法と確認方法

水素の発生方法

  • 亜鉛や鉄に塩酸を加える.
  • 水を電気分解する. ← 中学2年生で学習

水素の確認方法

  • 火のついたマッチを近づける.
    • 爆発して燃える.水素が入っている試験管の口付近に水滴に付着する.

水素の性質

Maxim Bilovitskiy, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons

こちらは,水素の入った風船が爆発した瞬間の写真です.

では,水素の性質を確認しましょう.

水素の性質
  • 最も軽い気体
  • 水に溶けにくい
  • 水上置換法で集める.
  • 色はにおいがない.
  • 燃える(可燃性)
    • 燃えると,水が発生する.

酸素

中1化学7 酸素_rev

酸素は,水に溶けにくいという性質から,水上置換法で集めます.

酸素の発生方法と確認方法

中1化学3 空気の組成

酸素は,空気中に約20%存在します.

みんなが,呼吸するときに酸素を吸いますね.

また,植物が光合成で酸素を生み出します.

酸素は身近な気体の一つで生物にとってなくてはならないものです.

酸素の発生方法と確認方法

酸素の発生方法

  • 二酸化マンガンにうすい過酸化水素水(もしくはオキシドール)を加える.
    • 【補足】二酸化マンガンは反応を助ける役割をしています.
    • 二酸化マンガンの代わりに,じゃがいもやレバーでもOKです.
  • 水を電気分解する. ← 中学2年生で学習

酸素の確認方法

  • 火のついた線香を近づける.
    • 線香が激しく燃える.

酸素の性質

酸素の性質を確認しましょう.

酸素の性質
  • 空気中に約20%存在する.
  • 水に溶けにくい.
  • 水上置換法で集める.
  • 物を燃やすはたらきがある.(助燃性)
  • 色やにおいはない.
  • 空気より少し重い.

二酸化炭素

中1化学7 二酸化炭素_rev

二酸化炭素は,水に少し溶ける,空気より重いという性質から,水上置換法でも下方置換法でも集めることができます.

学校の先生や教科書で確認してください.

二酸化炭素の発生方法と確認方法

二酸化炭素は,地球温暖化の原因の一つと言われています.

石炭や石油,ガソリンや物を燃やすことで発生します.

二酸化炭素の発生方法と確認方法

二酸化炭素の発生方法

  • 石灰石にうすい塩酸を加える.
    • 【補足】石灰石の代わりに,貝殻や卵の殻でもOKです.
  • 炭酸水素ナトリウムを加熱する. ← 中学2年生で学習

二酸化炭素の確認方法

  • 石灰水を白くにごらす.

二酸化炭素の性質

二酸化炭素の性質についてまとめていきましょう.

二酸化炭素の性質
  • 水に少し溶ける.
  • 水上置換法で集められる.
  • 空気より重い.
  • 下方置換法でも集められる.
  • 水に溶けて,酸性を示す.
  • 色やにおいはない.

アンモニア

中1化学7 アンモニア_rev

アンモニアは,水に非常に溶けやすく,空気より軽いという性質から上方置換法で集めることができます.

アンモニアの発生方法と確認方法

アンモニアは臭い.なんといっても臭い.

理科の実験で少し発生しただけで臭く,教室の全ての窓を全開にしないと我慢できないくらい臭い.

発生したアンモニアで生徒が体調不良になり,度々ニュースになります.

学校で実権するときは,寒くても必ず換気をしてください.

アンモニアの発生方法と確認方法

アンモニアの発生方法

  • アンモニア水を加熱する.
  • 塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱する.
  • 塩化アンモニウム→水酸化ナトリウム→水の順に加える.

アンモニアの確認方法

  • 水にぬらした赤色リトマス紙を青色に変える.
  • フェノールフタレイン溶液を赤色に変える.

アンモニアの性質

では,アンモニアの性質についてまとめておきましょう.

アンモニアの性質
  • 刺激臭
  • 水によく溶ける.
  • 空気より軽い.
  • 上方置換法で集める.
  • 水に溶けると,アルカリ性を示す.

いかがでしたか?気体を集め方や酸性,アルカリ性の調べ方を忘れている方は以下の記事を参考にしてください.

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