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理科 1年

気体きたい性質せいしつ

最終確認日:

このしょうまなぶこと

まわりには、えないけれど大切たいせつなはたらきをしている気体きたいがたくさんあります。わたしたちが呼吸こきゅう酸素さんそ植物しょくぶつ光合成こうごうせい二酸化炭素にさんかたんそ空気くうきやく 8 わりめる窒素ちっそなどです。

このしょうでは、代表だいひょうてき気体きたいつくかた性質せいしつあつかたまなびます。

  • 酸素さんそ水素すいそ二酸化炭素にさんかたんそアンモニアあんもにあ の 4 つの気体きたいについて、性質せいしつ発生はっせい方法ほうほうおぼえる
  • 水上置換法すいじょうちかんほう上方置換法じょうほうちかんほう下方置換法かほうちかんほう の 3 つのあつかた使つかけをにつける
  • 気体きたいにおいすいへのとけかた密度みつど (空気くうきくらべたおもさ) で見分みわける
  • 気体きたい安全あんぜんあつかうときのルール (火気かき換気かんきわない) をにつける

ポイント: 「どの気体きたいからないものをまえされた」とき、においをかぐ・みずにとかす・ちかづける・石灰水せっかいすいとおす、といった操作そうさ気体きたい正体しょうたいたしかめます。これを気体きたい同定どうていといいます。

1. 空気くうき混合こんごう気体きたい

わたしたちがっている空気くうきは、1 種類しゅるい気体きたいではなく、いくつもの気体きたいざった混合こんごうぶつです。

気体きたい体積たいせき割合わりあい (やく)はたらき
窒素ちっそ78 %反応はんのうしにくい。たんぱくしつ材料ざいりょう
酸素さんそ21 %呼吸こきゅう燃焼ねんしょう必要ひつよう
アルゴン0.9 %電球でんきゅうなかなどに利用りよう
二酸化炭素にさんかたんそ0.04 %植物しょくぶつ光合成こうごうせい材料ざいりょう
そのわずか水蒸気すいじょうき・ヘリウムなど

大事だいじ: 空気くうきの 5 ぶんの 4 は窒素ちっそで、酸素さんそは 5 ぶんの 1 ほどしかありません。それでもわたしたちが息苦いきぐるしくないのは、はい効率こうりつよく酸素さんそ血液けつえきんでいるからです。

気体きたい調しらかた

方法ほうほうなにかるか
においアンモニアなど特有とくゆうのにおい
すいへのとけかたとけにくい / すこしとける / よくとける
空気くうきくらべたおも空気くうきよりかるい / おもい (密度みつどちがい)
石灰せっかいすいれる二酸化炭素にさんかたんそがあればしろくにごる
のついた線香せんこうれる酸素さんそがあればほのおげてえる
マッチのちかづける水素すいそがあれば「ポンッ」とおとててえる
赤色あかいろリトマスかみちかづけるアンモニアあんもにあがあればあおわる

ポイント: においをかぐときは、気体きたい直接ちょくせつんではいけません。びんのくちであおぎせて、すこしだけかぐようにします (しゅであおぐ)。アンモニアや塩素えんそなど、つよいにおいの気体きたい直接ちょくせつうとからだがいがあります。

2. 気体きたいあつかた 3 種類しゅるい

気体きたい実験じっけんあつめるとき、その気体きたい性質せいしつによってあつかたえます。水上置換法すいじょうちかんほう上方置換法じょうほうちかんほう下方置換法かほうちかんほう の 3 つです。

あつかた比較ひかくひょう

あつかた仕組しくてきする気体きたいれい
水上置換法すいじょうちかんほうみずはいった容器ようきさかさにし、みずきかえてあつめるみずにとけにくい気体きたい酸素さんそ水素すいそ窒素ちっそ
上方置換法じょうほうちかんほうびんをくちしたにしてうえからあつめるみずにとけやすく、空気くうきよりかる気体きたいアンモニア
下方置換法かほうちかんほうびんをくちうえにしてしたからあつめるみずにとけやすく、空気くうきよりおも気体きたい二酸化炭素にさんかたんそ塩素えんそ

あつかたえらかたフローチャート

ステップ質問しつもんYES →NO →
みずにとけにくい?水上置換法すいじょうちかんほう② へ
空気くうきよりかるい?上方置換法じょうほうちかんほう下方置換法かほうちかんほう

大事だいじ: 水上置換法すいじょうちかんほうもっと使つかいやすい方法ほうほうです。なぜなら、あつめた気体きたいりょうたしかめられる (水位すいいればよい) から、空気くうきざりにくい からです。みずにとけてしまう気体きたいだけ、しかたなく上方かみがた下方かほう使つかいます。

二酸化炭素にさんかたんそはどちらでも OK

二酸化炭素にさんかたんそみずすこしとけますが、それほどおおくはとけません。そのため、水上置換法すいじょうちかんほうでも下方置換法かほうちかんほうでもあつめられます実験じっけんでは、りょうたしかめやすい水上置換法すいじょうちかんほう使つかうことがおおいです。

3. 酸素さんそ

呼吸こきゅう燃焼ねんしょう必要ひつよう不可欠ふかけつ気体きたい、それが酸素さんそです。空気くうきちゅうやく 21 % ふくまれています。

酸素さんそ性質せいしつ

項目こうもく内容ないよう
いろ無色むしょく
におい無臭むしゅう
みずへのとけかたとけにくい
空気くうきくらべたおもすこしだけおも
あつかた水上置換法すいじょうちかんほう
特徴とくちょうてき反応はんのうぶつはげしくやす (じょせい)

大事だいじ: 酸素さんそそのものはえません。ほかのものえるのをたすける性質せいしつ (じょせい) があります。「酸素さんそ = える気体きたい」と誤解ごかいしがちですが、えるのは水素すいそのほうです。

酸素さんそつくかた

中学校ちゅうがっこうでよく使つか方法ほうほうつぎの 2 つです。

方法ほうほう材料ざいりょう
二酸化マンガンにさんかまんがん + オキシドールおきしどーる (うすい過酸化水素かさんかすいそすい)
二酸化にさんかマンガン + うすい過酸化水素かさんかすいそすい (おな仕組しくみ)

二酸化にさんかマンガンは反応はんのうはやめるだけで、それ自体じたい変化へんかしません (このようなはたらきをするものを触媒しょくばいといいます)。実際じっさい酸素さんそしているのは過酸化水素かさんかすいそのほうです。

酸素さんそたしかめかた

あつめた気体きたいのついた線香せんこうれます。えんげてはげしくえれば、その気体きたい酸素さんそです。

ろうそくの炎の写真
ろうそくのほのお。 もえるには 酸素さんそひつようあつまりびんでふたをするとさんり、 やがてえる — 気体きたいのはたらきをたしかめるほんじっけん

注意ちゅうい: 酸素さんそ燃焼ねんしょうはげしくします。周囲しゅういかみぬのかみなどえやすいものがないか確認かくにんしてから線香せんこうれましょう。ながやしすぎると線香せんこうみじかくなってゆびあつくするので、すぐにします。

4. 二酸化炭素にさんかたんそ

わたしたちがいきをはくとてくる気体きたい、それが二酸化炭素にさんかたんそです。空気くうきちゅうにはやく 0.04 % しかありませんが、地球ちきゅう温暖おんだん主犯しゅはんとしても有名ゆうめいです。

二酸化炭素にさんかたんそ性質せいしつ

項目こうもく内容ないよう
いろ無色むしょく
におい無臭むしゅう
みずへのとけかたすこしとける (すいにとけると炭酸たんさんすい)
空気くうきくらべたおもおもい (空気くうきやく 1.5 ばい)
あつかた水上置換法すいじょうちかんほうまたは下方置換法かほうちかんほう
特徴とくちょうてき反応はんのう石灰水せっかいすいしろくにごらせる

二酸化炭素にさんかたんそつくかた

方法ほうほう材料ざいりょう
石灰石せっかいせき (またはかいがら・たまごのから) + うすい塩酸えんさん
おもそう (炭酸たんさん水素すいそナトリウム) を加熱かねつ

石灰石せっかいせきはカルシウムをふく岩石がんせきです。塩酸えんさんそそぐと、シュワシュワとあわして気体きたい発生はっせいします。このあわ二酸化炭素にさんかたんそです。

二酸化炭素にさんかたんそたしかめかた

あつめた気体きたい石灰水せっかいすいれて、よくります。しろくにごれば、その気体きたい二酸化炭素にさんかたんそです。

大事だいじ: 石灰せっかいすい水酸化すいさんかカルシウム水溶液すいようえきです。二酸化炭素にさんかたんそ反応はんのうして、炭酸たんさんカルシウム (すいにとけないしろこな) ができるため、しろくにごってえます。これは中学校ちゅうがっこうもっともよく化学かがく反応はんのうの 1 つです。

炭酸たんさんすい

二酸化炭素にさんかたんそみずにとかしたものが炭酸たんさんすいです。サイダーやコーラの「シュワシュワ」は、とけきれなくなった二酸化炭素にさんかたんそあわとなっててくるためです。炭酸たんさんすいよわ酸性さんせいしめし、青色あおいろリトマスかみあかえます。

5. 水素すいそ

宇宙うちゅうもっとおお存在そんざいする元素げんそ、それが水素すいそです。もっとかる気体きたいとしてもられ、かつては飛行船ひこうせん浮力ふりょくげんとして使つかわれていました。

水素すいそ性質せいしつ

項目こうもく内容ないよう
いろ無色むしょく
におい無臭むしゅう
みずへのとけかたとけにくい
空気くうきくらべたおももっとかる (空気くうきやく 14 ぶんの 1)
あつかた水上置換法すいじょうちかんほう
特徴とくちょうてき反応はんのうえるとみずになる

水素すいそつくかた

方法ほうほう材料ざいりょう
亜鉛あえん (またはてつ・マグネシウム) + うすい塩酸えんさん
アルミニウム + うすい塩酸えんさん

金属きんぞくさんくわえると、金属きんぞくがとけて水素すいそ発生はっせいします。このとき試験管しけんかんがほんのりあつくなります (発熱はつねつ反応はんのう)。

水素すいそたしかめかた

水素すいそあつめた試験管しけんかんくちマッチのちかづけます。「ポンッ」とおとてて試験管しけんかん内側うちがわすいてきでくもれば、その気体きたい水素すいそです。

注意ちゅうい: 水素すいそ引火いんかせいがあり、空気くうきざった状態じょうたいちかづけると爆発ばくはつてきえます。実験じっけんではごく少量しょうりょうだけあつめてたしかめます。大量たいりょう水素すいそいちやしてはいけません。また、周囲しゅうい火気かきがないことをかなら確認かくにんしてから作業さぎょうします。

水素すいそ未来みらいのエネルギー?

水素すいそえるとみずになるだけで、二酸化炭素にさんかたんそしません。そのため、地球ちきゅう温暖おんだん対策たいさくとして、ガソリンのわりに水素すいそ燃料ねんりょうにする「燃料ねんりょう電池でんち自動車じどうしゃ」が開発かいはつされています。

6. アンモニア

つんとしたつよいにおいでられる気体きたい、それがアンモニアあんもにあです。トイレの掃除そうじよう洗剤せんざいや、肥料ひりょう原料げんりょうとして使つかわれています。

アンモニアの性質せいしつ

項目こうもく内容ないよう
いろ無色むしょく
におい刺激しげきしゅう (つんとしたつよいにおい)
みずへのとけかた非常ひじょうによくとける
空気くうきくらべたおもかる (空気くうきやく 0.6 ばい)
あつかた上方置換法じょうほうちかんほう
特徴とくちょうてき反応はんのう水溶液すいようえきアルカリ性あるかりせい

アンモニアのつくかた

塩化アンモニウムえんかあんもにうむ水酸化すいさんかカルシウムぜて加熱かねつすると、アンモニアが発生はっせいします。試験管しけんかんくちすこげて加熱かねつするのがコツです (発生はっせいしたみず試験管しけんかんそこながれこんでれるのをふせぐため)。

アンモニアのたしかめかた

方法ほうほう結果けっか
においつよ刺激しげきしゅう (しゅであおいでかぐ)
湿しめらせた赤色あかいろリトマスかみ青色あおいろわる (アルカリ性あるかりせい)
すいれたフラスコの噴水ふんすい実験じっけんフラスコないのアンモニアがみずにとけて、気圧きあつがりすいげられて噴水ふんすいになる

大事だいじ: アンモニアの噴水ふんすい実験じっけんは、「アンモニアはみずによくとける」「アンモニアすいアルカリ性あるかりせい」の 2 てん同時どうじしめせる、ごたえのある実験じっけんです。フェノールフタレインえきれたみずげると、フラスコない赤色あかいろわります。

フラスコ内にピンク色の液体が噴水のように吸い上げられているアンモニアの噴水実験
アンモニアあんもにあ噴水ふんすいじっけん。 フラスコないのアンモニアがみずいっにとけてあつがり、 したみずふんすい のようにげられる。 フェノールフタレインくわえたみず赤色あかいろ になるのは、 アンモニアすいアルカリ性あるかりせい だから。

7. その気体きたい

気体きたい性質せいしつあつかた用途ようと
窒素ちっそ無色むしょく無臭むしゅうみずにとけにくい。反応はんのうしにくい水上すいじょう置換ちかんほう食品しょくひん酸化さんか防止ぼうし・タイヤの充填じゅうてん
塩素えんそ緑色りょくしょく刺激しげきしゅうみずにとける。空気くうきよりおも下方かほう置換ちかんほう水道すいどうすい消毒しょうどく漂白ひょうはくざい
塩化えんか水素すいそ無色むしょく刺激しげきしゅうみずによくとける (= 塩酸えんさん)。空気くうきよりおも下方かほう置換ちかんほう塩酸えんさんとして工業こうぎょう用途ようと
硫化りゅうか水素すいそ無色むしょくたまごくさったにおい。空気くうきよりおも下方かほう置換ちかんほう(有毒ゆうどく火山かざんガスや温泉おんせん)

注意ちゅうい: 塩素えんそ塩化えんか水素すいそ硫化りゅうか水素すいそはいずれも有毒ゆうどく気体きたいです。中学校ちゅうがっこうでは原則げんそくとして教師きょうしが演しめするか、ごく少量しょうりょうあつかいます。生徒せいと直接ちょくせつむことのないよう、かなら換気かんきのよい場所ばしょ実験じっけんします。

8. 気体きたい見分みわかたまとめ

実験じっけんで 4 種類しゅるい気体きたい (酸素さんそ水素すいそ二酸化炭素にさんかたんそ・アンモニア) のうちどれかをてるテストがよくます。順序じゅんじょてて調しらべる方法ほうほうおぼえましょう。

見分みわかた手順てじゅん

順序じゅんじょ操作そうさ反応はんのう結論けつろん
においをかぐ (しゅであおぐ)刺激しげきしゅうがあるアンモニアと判定はんてい
(においがければ) のついた線香せんこうれるはげしくえる酸素さんそ判定はんてい
(えなければ) マッチのちかづけるポンッとおとがしてえる水素すいそ判定はんてい
(反応はんのうなければ) 石灰せっかいすいれてしろくにごる二酸化炭素にさんかたんそ判定はんてい

ポイント:におい → 線香せんこう → マッチ → 石灰せっかいすい」のじゅん調しらべると、4 種類しゅるい気体きたい確実かくじつ区別くべつできます。順序じゅんじょえると、たとえば水素すいそ酸素さんそちがえて爆発ばくはつにつながる危険きけんがあるので注意ちゅういしましょう。

9. 安全あんぜん気体きたいあつか

気体きたい実験じっけん安全あんぜんルール

ルール理由りゆう
かなら換気かんきする有毒ゆうどく気体きたいさんけつふせ
においはであおいでかぐ直接ちょくせつむと有害ゆうがいなことがある
火気かきちかくで水素すいそあつかわない引火いんか爆発ばくはつ危険きけん
酸素さんそのそばにえやすいものかないはげしくひろがる
加熱かねつした試験管しけんかんをすぐさわらないやけどの危険きけん
塩素えんそ・アンモニアなどは少量しょうりょうつよ刺激しげき気管支きかんしいためる
薬品やくひんについたら大量たいりょうみずあらふへのダメージを最小さいしょう
保護ほごめがねを着用ちゃくようりからまも

大事だいじ: 気体きたいえません。「反応はんのうしているのか、わったのか」がかりにくいので、あつめたりょう経過けいか時間じかんかなら記録きろくしながらすすめます。「もう発生はっせいまったかな」とかおちかづけてたしかめるのは絶対ぜったいにやめましょう。

緊急きんきゅう対応たいおう

状況じょうきょう対応たいおう
つよいにおいで気分きぶんわるすぐにまどけて新鮮しんせん空気くうき
薬品やくひんはいったすぐに大量たいりょうみずで 15 ぶん以上いじょうあら
試験管しけんかんれた素手すでさわらず、ピンセットであつめる
引火いんかしたれぞうきんでおおって酸素さんそ

10. ふりかえり

このしょうまなんだことをたしかめましょう。

  • [ ]空気くうき組成そせい (窒素ちっそ 78 % / 酸素さんそ 21 % / その 1 %) がえる
  • [ ]水上置換法すいじょうちかんほう上方置換法じょうほうちかんほう下方置換法かほうちかんほう使つかけができる
  • [ ]酸素さんそつくかた (酸化さんかマンガン + オキシドール) とたしかめかた (のついた線香せんこう) がえる
  • [ ]二酸化炭素にさんかたんそつくかた (石灰石せっかいせき + 塩酸えんさん) とたしかめかた (石灰水せっかいすいしろくにごる) がえる
  • [ ]水素すいそつくかた (亜鉛あえん + 塩酸えんさん) とたしかめかた (マッチでポンッ) がえる
  • [ ]アンモニアあんもにあつくかたたしかめかた (赤色あかいろリトマスかみあおに) がえる
  • 4 種類しゅるい気体きたい順序じゅんじょてて見分みわける手順てじゅん説明せつめいできる
  • [ ]気体きたい実験じっけん安全あんぜんルール (換気かんきであおぐ・火気かき注意ちゅうい) をまもれる

このしょう安全あんぜん配慮はいりょ

  • 気体きたい直接ちょくせつまない。においはしゅであおいですこしだけかぐ
  • 水素すいそ引火いんかせいがあるので、かなら周囲しゅうい火気かきがないことを確認かくにんし、少量しょうりょうだけ実験じっけんする
  • 酸素さんそあつめた容器ようきちかくにかみぬのかみなどのえやすいものかない
  • アンモニア・塩素えんそなどのつよ刺激しげきしゅう気体きたいは、換気かんきのよい場所ばしょ実験じっけんする
  • 薬品やくひん (塩酸えんさん水酸化すいさんかカルシウム・塩化えんかアンモニウム) は素手すでさわらず保護ほごめがねを着用ちゃくようする
  • 加熱かねつした試験管しけんかんはすぐえないので、えるまでさわらない

しょう: だい 7 しょうでは、気体きたいつづいて液体えきたい世界せかい水溶液すいようえきまなびます。砂糖さとうすい食塩しょくえんすいなかで、えないつぶがどううごいているのかを考えかんがえます。

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