この教材で学ぶこと
到達目標
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代表的な気体の発生方法を説明できる
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気体の性質から集め方を判断できる
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水上置換・上方置換・下方置換を使い分けられる
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気体の確認方法を答えられる
1
気体の発生で覚えるべきこと
気体の発生では、気体名だけでなく、発生方法、性質、集め方、確認方法をセットで覚えることが重要です。
同じ気体でも、性質を理解していないと集め方を間違えやすくなります。
水に溶けやすいか、空気より重いか軽いか、色やにおいがあるかを整理しましょう。
気体の集め方の基本
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集め方
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使う条件
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例
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水上置換
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水に溶けにくい気体
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H₂、O₂
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上方置換
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空気より軽く、水に溶けやすい気体
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NH₃
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下方置換
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空気より重い気体
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CO₂、Cl₂、H₂S
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確認ポイント
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水上置換・上方置換・下方置換の違いを説明できる
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気体の性質から集め方を判断できる
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発生方法と確認方法をセットで覚えられる
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2
代表的な気体の発生方法
高校化学でよく出る気体には、水素、酸素、二酸化炭素、アンモニア、塩素、硫化水素などがあります。
それぞれの気体について、反応物と生成物を整理しておきましょう。
代表的な気体の発生
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気体
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主な発生方法
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集め方
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確認方法・特徴
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H₂
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亜鉛などの金属 + 希塩酸
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水上置換
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火を近づけると音を立てて燃える
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O₂
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過酸化水素水をMnO₂で分解
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水上置換
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線香の火が激しくなる
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CO₂
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炭酸カルシウム + 塩酸
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下方置換
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石灰水を白くにごらせる
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NH₃
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アンモニウム塩 + 強塩基
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上方置換
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刺激臭、水に非常に溶けやすい
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Cl₂
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酸化剤 + 濃塩酸
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下方置換
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黄緑色、漂白作用
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H₂S
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硫化鉄(Ⅱ) + 希塩酸
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下方置換
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腐卵臭、有毒、還元性
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3
重要な反応式
気体の発生では、反応式もよく出題されます。
まずは代表的な反応式を見て、どの物質からどの気体が発生するのかを確認しましょう。
水素の発生
Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂
金属と酸の反応で水素が発生します。
酸素の発生
2H₂O₂ → 2H₂O + O₂
過酸化水素水は二酸化マンガンを触媒として分解し、酸素を発生します。
二酸化炭素の発生
CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂
炭酸塩に酸を加えると二酸化炭素が発生します。
アンモニアの発生
NH₄Cl + NaOH → NaCl + H₂O + NH₃
アンモニウム塩と強塩基の反応でアンモニアが発生します。
硫化水素の発生
FeS + 2HCl → FeCl₂ + H₂S
硫化物に酸を加えると硫化水素が発生します。
注意：塩素の発生反応は酸化還元を含むため、まずは性質と集め方を優先して覚えてもよいです。
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4
気体ごとの性質
気体の性質は、集め方や確認方法と強く関係しています。
水への溶けやすさ、空気との重さの比較、色、におい、有毒性を整理しましょう。
気体の性質まとめ
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気体
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色
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におい
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水への溶けやすさ
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空気との比較
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注意点
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H₂
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無色
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無臭
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溶けにくい
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軽い
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可燃性
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O₂
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無色
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無臭
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溶けにくい
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やや重い
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助燃性
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CO₂
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無色
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無臭
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少し溶ける
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重い
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石灰水を白濁
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NH₃
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無色
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刺激臭
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非常に溶けやすい
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軽い
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塩基性
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Cl₂
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黄緑色
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刺激臭
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溶ける
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重い
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有毒・漂白作用
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H₂S
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無色
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腐卵臭
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溶ける
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重い
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有毒・還元性
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確認ポイント
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NH₃が上方置換で集められる理由を説明できる
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CO₂が下方置換で集められる理由を説明できる
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O₂とH₂が水上置換で集められる理由を説明できる
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5
確認方法
気体の問題では、発生した気体をどのように確認するかもよく問われます。
気体名、確認方法、観察される変化をセットで覚えましょう。
気体の確認方法
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気体
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確認方法
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結果
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H₂
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火を近づける
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音を立てて燃える
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O₂
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火のついた線香を入れる
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線香が激しく燃える
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CO₂
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石灰水に通す
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白くにごる
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NH₃
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湿った赤色リトマス紙を近づける
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青色になる
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Cl₂
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湿った色紙を近づける
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漂白される
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H₂S
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酢酸鉛紙を近づける
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黒色になる
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注意：においで確認する場合でも、実験では直接かがず、手であおぐようにして確認します。
注意：Cl₂やH₂Sは有毒なので、実験では特に注意が必要です。
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6
例題
気体の発生では、性質から集め方を判断する問題がよく出ます。
丸暗記だけでなく、理由まで説明できるようにしておきましょう。
例題：アンモニアを水上置換で集めにくい理由を答えなさい。
答え：水に非常に溶けやすいから。
アンモニア NH₃ は水に非常に溶けやすいため、水上置換では集めにくいです。空気より軽いため、上方置換で集めることが多いです。
例題：二酸化炭素を確認する方法を答えなさい。
答え：石灰水に通すと白くにごる。
CO₂を石灰水に通すと、炭酸カルシウム CaCO₃ の白色沈殿が生じ、白くにごります。
例題：酸素を確認する方法を答えなさい。
答え：火のついた線香を入れると、線香が激しく燃える。
酸素には助燃性があるため、火のついた線香が激しく燃えます。
確認ポイント
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代表的な気体の発生方法を答えられる
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代表的な気体の集め方を答えられる
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代表的な気体の確認方法を答えられる
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