ふだん吸っている空気は、色もにおいもないので1つの気体のように感じますが、 実は何種類もの気体が混ざり合った「混合(こんごう)気体」です。 体積の割合でくらべると、いちばん多いのはちっ素で、次に酸素、 そして二酸化炭素などがごくわずかにふくまれています。
最重要ポイント:空気の体積の割合は、およそ ちっ素 78% ・ 酸素 21% ・ 二酸化炭素 0.04%。 「二酸化炭素が多い」と思いこみがちだが、実際はちっ素と酸素でほぼ99%を占め、 二酸化炭素はごくわずかしかない。
人が呼吸(こきゅう)をすると、体の中で酸素の一部が使われ、かわりに二酸化炭素が出されます。 そのため、吸う空気とはき出す息では、気体の割合が変化します。 いちばん量が多いちっ素は体の中で使われないので、割合はまったく変わりません。
📝 覚え方
ふだん吸っている空気は、色もにおいもないので1つの気体のように感じますが、 実は何種類もの気体が混ざり合った「混合(こんごう)気体」です。 体積の割合でくらべると、いちばん多いのはちっ素で、次に酸素、 そして二酸化炭素などがごくわずかにふくまれています。
最重要ポイント:空気の体積の割合は、およそ ちっ素 78% ・ 酸素 21% ・ 二酸化炭素 0.04%。 「二酸化炭素が多い」と思いこみがちだが、実際はちっ素と酸素でほぼ99%を占め、 二酸化炭素はごくわずかしかない。
人が呼吸(こきゅう)をすると、体の中で酸素の一部が使われ、かわりに二酸化炭素が出されます。 そのため、吸う空気とはき出す息では、気体の割合が変化します。 いちばん量が多いちっ素は体の中で使われないので、割合はまったく変わりません。
📝 覚え方
6種類の気体(酸素・二酸化炭素・水素・アンモニア・塩化水素(えんかすいそ)・ちっ素)は、 火とのかかわり方によって3つのグループに整理できます。 それぞれの気体の細かい発生方法や実験は他のテーマで学んだ通りなので、ここでは 「燃え方」という1つの軸で6種類をまとめて見わたします。
入試のひっかけ注意:「よく燃えるのを助ける気体=それ自体もよく燃える」と思いこみやすいが、 酸素そのものは燃えない。助燃性と可燃性はまったく別の性質で、1つの気体が両方を持つことはない。
燃えないグループの中でも、二酸化炭素は少し特別です。 燃えないだけでなく、物が燃えるのに必要な酸素を追い出す働きがあるため、 火を消す道具(消火器(しょうかき)など)に利用されています。 一方、ちっ素はとても安定していて他の物質と反応しにくく、 アンモニアと塩化水素はそれぞれ強いにおいを持つものの、火とは反応しません。
6種類の気体を、におい・水へのとけやすさ・空気とくらべた重さ・集め方の4つの視点で 横一列にならべて整理します。とけやすさ×重さの組み合わせが、 次の「実験」セクションで学ぶ判別(はんべつ)問題のカギになります。
| 気体 | におい | 水へのとけやすさ | 空気とくらべた重さ | 集め方 |
|---|---|---|---|---|
| 酸素 | なし | ほとんどとけない | 少し重い | 水上置換法 |
| 二酸化炭素 | なし | 少しだけとける | 重い | 水上・下方置換法 |
| 水素 | なし | ほとんどとけない | とても軽い(最軽) | 水上置換法 |
| アンモニア | 刺激臭あり | とてもとけやすい | 軽い | 上方置換法 |
| 塩化水素 | 刺激臭あり | とてもとけやすい | 重い | 下方置換法 |
| ちっ素 | なし | ほとんどとけない | 少し軽い | 水上置換法 |
覚え方のコツ:「におい・あり」の2種類(アンモニア・塩化水素)は、どちらも水にとてもとけやすい。 そのちがいは重さで見分ける(軽い=アンモニア、重い=塩化水素)。
6種類の気体は、実は身近な道具や製品の中で活やくしています。 燃え方の性質(助燃性・可燃性・燃えない)が、そのまま使い道につながっている例も多くあります。
Q. 空気中で二酸化炭素の割合がいちばん多いと思っていたけど、ちがうの?
A. ちがいます。いちばん多いのはちっ素(約78%)、次に酸素(約21%)。二酸化炭素は約0.04%しかなく、割合としてはごくわずかです。
Q. 消火器(しょうかき)にはなぜ二酸化炭素が使われるの?
A. 二酸化炭素は燃えない気体で、まわりの酸素を追い出す働きがあるからです。物が燃え続けるには酸素が必要なので、酸素を遠ざけることで火を消せます。
Q. アンモニアと塩化水素は、どちらもにおいがあって水にとけやすい。どう見分ける?
A. 空気とくらべた重さで見分けます。アンモニアは空気より軽いので上方置換法、塩化水素は空気より重いので下方置換法で集めます。
Q. 助燃性のある酸素を使えば、何でもよく燃えるようになる?
A. 「よく燃えやすくなる」というのは正しいですが、酸素自体が燃えるわけではありません。助燃性とは、あくまでまわりの物の燃え方を後おしする性質のことです。
Q. 6種類の気体のうち、水にいちばんとけやすいのはどれ?
A. アンモニアです。塩化水素も非常にとけやすい気体ですが、アンモニアはそれを上回るほど水にとけこみます(ふん水実験で有名)。
6種類の気体を、横じくに水へのとけやすさ、たてじくに空気とくらべた重さを取って 配置すると、気体どうしの位置関係がひと目でわかります。判別問題の多くは、この2じくのどこにいるかを 手がかりに答えを決めていきます。
読み取り方:「におい」があるのは右はしの2つ(アンモニア・塩化水素)だけ。 その2つは重さで見分ける。左はしの3つ(水素・ちっ素・酸素)は、においも溶けやすさも ほぼ同じなので、燃えるか/重さがどれくらいかで決め手をさがす。
気体X・Y・Zは、酸素・二酸化炭素・水素のいずれかです。次の結果からX・Y・Zをそれぞれ答えなさい。
実験1:火のついた線こうを気体Xの中に入れると、線こうが炎を上げていきおいよく燃えた。
実験2:気体Yを石灰水に通したところ、石灰水が白くにごった。
実験3:気体Zをふうせんにつめて手をはなすと、ふうせんは一気に天じょうまで飛んでいった。
とき方
気体P〜Tは、酸素・二酸化炭素・水素・アンモニア・ちっ素のいずれかです。 下の表を見て、P〜Tがそれぞれ何の気体か答えなさい。
| 気体 | におい | 火を近づけると | 空気を1とした重さ |
|---|---|---|---|
| P | なし | 音を立てて自分が燃える | 0.07 |
| Q | なし | 変化なし(石灰水は白くにごる) | 1.5 |
| R | あり | 変化なし | 0.6 |
| S | なし | 変化なし(反応にとぼしい) | 0.97 |
| T | なし | 線こうがいきおいよく燃える | 1.1 |
とき方(軽い・重いの手がかりから決める)
ポイント:におい・燃えるかどうかで大きく仲間分けしてから、 最後に重さの数値で1つに決める、という順番で考えると迷わない。
📝 気体判別の3ステップ