カテゴリー
🔬実験器具
🌱植物
🐛動物
🫀人体
🌤️天気の変化
🌍地球と宇宙
🌋大地の変化
♻️環境
水溶液と気体
燃焼と気体
🌫️ 空気の成分と呼吸

空気の成分と呼吸による変化

🌫️ 空気は「1種類の気体」ではない

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。

空気の成分(体積の割合)ちっ素 約78%酸素 約21%その他 約1%「その他 約1%」の中身を拡大すると…アルゴン 約0.9%二酸化炭素 約0.04%その他の気体 約0.06%

🫁 吸う息とはく息で何が変わる?

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

吸う空気 → はく息で何が変わる?ちっ素78%78%吸うはく変わらない酸素21%16%吸うはくへる(21→16%)二酸化炭素0.04%5%吸うはくふえる(0.04→5%)※グラフの高さのものさしは気体ごとにちがいます。棒の高さではなく%の数字でくらべよう

📝 覚え方

  • ちっ素:体の中で使われないのでそのまま素通り
  • 酸素:体の中で使われるのでへる(21%→約16%)
  • 二酸化炭素:体の中でできた分だけふえる(0.04%→約5%)
🧪 水溶液と気体燃焼と気体

空気の成分と呼吸による変化

🌫️ 空気は「1種類の気体」ではない

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。

空気の成分(体積の割合)ちっ素 約78%酸素 約21%その他 約1%「その他 約1%」の中身を拡大すると…アルゴン 約0.9%二酸化炭素 約0.04%その他の気体 約0.06%

🫁 吸う息とはく息で何が変わる?

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

吸う空気 → はく息で何が変わる?ちっ素78%78%吸うはく変わらない酸素21%16%吸うはくへる(21→16%)二酸化炭素0.04%5%吸うはくふえる(0.04→5%)※グラフの高さのものさしは気体ごとにちがいます。棒の高さではなく%の数字でくらべよう

📝 覚え方

  • ちっ素:体の中で使われないのでそのまま素通り
  • 酸素:体の中で使われるのでへる(21%→約16%)
  • 二酸化炭素:体の中でできた分だけふえる(0.04%→約5%)

気体を「燃え方」で3つに分けよう

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。

助燃性(じょねんせい)酸素自分は燃えないが、まわりの物がよく燃えるのを後おしする(線こうが炎をあげて燃える)可燃性(かねんせい)水素自分自身が火を近づけると音を立てて燃え、水ができる(「ポン」と鳴り、水てきがつく)燃えない二酸化炭素・ちっ素アンモニア・塩化水素火を近づけても燃えず、まわりを燃やしもしない(二酸化炭素は火を消す力もある)

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」は「何もしない」ではない

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種類の気体をくらべて覚えよう

📊 気体の性質いちらん表

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)。

🔍 身の回りで気体を探そう

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。

酸素病院の酸素ボンベ・呼吸の補助
二酸化炭素炭酸飲料のあわ・消火器
水素燃料電池自動車のエネルギー源
アンモニア肥料の原料・冷凍倉庫などの冷媒(れいばい)
塩化水素水にとけたものが塩酸(えんさん)。胃液(いえき)にふくまれる
ちっ素お菓子の袋につめて食品の変質(酸化)を防ぐ

🎯 入試頻出(ひんしゅつ)Q&A

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)。

実験で理解しよう:気体の判別(はんべつ)問題

🧭 「とけやすさ」×「重さ」の2じくで見わたす

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。

とけやすさ×重さマップ空気と同じ重さほとんどとけない少しとけるとてもとける水へのとけやすさ →重い軽い水素ちっ素酸素二酸化炭素アンモニア塩化水素

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。

例題 1:3つの気体を実験結果から見ぬく

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

  1. 実験1:線こうが炎を上げて燃える → 助燃性がある気体 → Xは酸素
  2. 実験2:石灰水を白くにごらせる → この変化を起こすのは二酸化炭素だけ → Yは二酸化炭素
  3. 実験3:ふうせんが一気に浮き上がる → 空気より非常に軽い気体 → Zは水素
  4. 答え:X=酸素、Y=二酸化炭素、Z=水素
例題 2:表と2じくマップを使って5つの気体を決める

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)

  1. Pは「燃える」+いちばん軽い(0.07)→ 水素
  2. Qは燃えず、いちばん重い(1.5)→ 石灰水を白くにごらせる性質を持つ二酸化炭素
  3. Rはにおいがあり軽い(0.6)→ アンモニア
  4. Sは燃えず、重さがほぼ1(0.97)で空気の成分の大部分を占める → ちっ素
  5. Tは残った気体で、少し重く(1.1)助燃性を持つ → 酸素

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

  • ステップ1:においの有無で大きく2グループに分ける(アンモニア・塩化水素 だけがにおいを持つ)
  • ステップ2:燃えるかどうかを見る(燃えるのは水素だけ)
  • ステップ3:残った気体は「空気とくらべた重さ」の数値で最終的に決める
0 / 10
Q1 / 10
空気の体積の割合で、いちばん多くをしめる気体はどれ?