水素は、無色・無臭(においがない)で、気体の中でももっとも軽い気体です。 水にはほとんどとけません。亜鉛や鉄、アルミニウムなどの金属にうすい塩酸などを反応させると発生する、実験でおなじみの気体です。
確認法:試験管に集めた水素へ、火のついたマッチをそっと近づけてみよう。 ポンといった軽い音を立てながら燃え上がり、燃え終わったあとの内側には細かな水てきが残る。この反応こそが水素を見分ける決め手になる!
水素は自分自身が燃える性質(可燃性・かねんせい)を持ちますが、 酸素のように他の物を燃えやすくする性質(助燃性・じょねんせい)は持ちません。 「よく燃える気体=助燃性がある」と思いこむと、入試でひっかかるので注意しましょう。
整理しよう:
水素 → 可燃性はある/助燃性はない(自分は燃えるが、他は燃やさない)
酸素 → 助燃性はある/可燃性はない(他を燃やす手助けをするが、酸素自身は燃えない)
アンモニアは、無色で鼻につんとくる刺激臭(しげきしゅう)のある気体です。 空気より軽く、そして水にひじょうによくとけるという、他の気体にはない特ちょうを持っています。 水にとけた水溶液はアルカリ性を示します。
覚え方:アンモニアは「軽い」+「とけやすい」+「アルカリ性」の3点セットで覚えよう。 水にとけやすい気体はいくつかあるが、アンモニアのとけやすさはその中でもずばぬけて大きい。
📝 このセクションのまとめ
水素は、無色・無臭(においがない)で、気体の中でももっとも軽い気体です。 水にはほとんどとけません。亜鉛や鉄、アルミニウムなどの金属にうすい塩酸などを反応させると発生する、実験でおなじみの気体です。
確認法:試験管に集めた水素へ、火のついたマッチをそっと近づけてみよう。 ポンといった軽い音を立てながら燃え上がり、燃え終わったあとの内側には細かな水てきが残る。この反応こそが水素を見分ける決め手になる!
水素は自分自身が燃える性質(可燃性・かねんせい)を持ちますが、 酸素のように他の物を燃えやすくする性質(助燃性・じょねんせい)は持ちません。 「よく燃える気体=助燃性がある」と思いこむと、入試でひっかかるので注意しましょう。
整理しよう:
水素 → 可燃性はある/助燃性はない(自分は燃えるが、他は燃やさない)
酸素 → 助燃性はある/可燃性はない(他を燃やす手助けをするが、酸素自身は燃えない)
アンモニアは、無色で鼻につんとくる刺激臭(しげきしゅう)のある気体です。 空気より軽く、そして水にひじょうによくとけるという、他の気体にはない特ちょうを持っています。 水にとけた水溶液はアルカリ性を示します。
覚え方:アンモニアは「軽い」+「とけやすい」+「アルカリ性」の3点セットで覚えよう。 水にとけやすい気体はいくつかあるが、アンモニアのとけやすさはその中でもずばぬけて大きい。
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気体はそれぞれの性質に合わせて集め方を選びます。 ここでは、水素とアンモニアという性質のちがう2つの気体で、集め方がどう変わるかを見てみましょう。
水素は水にとけにくいので、水と入れかえるようにして集めることができます。 発生した水素を水の入った試験管の中に導き、水を押し出しながらたまっていく様子を観察します。
アンモニアは水にひじょうにとけやすいので水と入れかえる方法は使えず、 空気より軽いので、口を下に向けた容器で集めます。 容器の閉じた奥(上側)から気体がたまっていき、空気は口(下側)からおし出されます。
間違えやすい!「軽い気体だから容器を上向きに置いて集める」は誤り。 上方置換法では容器の口を下に向けて集める。軽い気体は容器の閉じた奥(上側)にたまっていくのがポイント。
📝 このセクションのまとめ
水素・アンモニアに加え、塩化水素とちっ素の基本の性質も合わせて整理します。 「におい」「水へのとけやすさ」「空気と比べた重さ」の3つに注目すると、集め方まで見分けられます。
| 項目 | 水素 | ちっ素 | アンモニア | 塩化水素 |
|---|---|---|---|---|
| 色・におい | 無色・無臭 | 無色・無臭 | 無色・刺激臭 | 無色・刺激臭 |
| 水へのとけやすさ | ほとんどとけない | ほとんどとけない | ひじょうによくとける | ひじょうにとけやすい |
| 空気と比べた重さ | もっとも軽い | 少しだけ軽い | 軽い | 重い |
| 集め方 | 水上置換法 | 水上置換法 | 上方置換法 | 下方置換法 |
| 水溶液の性質 | — | — | アルカリ性 | 酸性(塩酸) |
| その他の性質 | 可燃性(助燃性なし) | 反応にとぼしい・空気の8割近く | 有毒 | 有毒 |
覚え方のコツ:アンモニアと塩化水素はどちらも刺激臭で水にとけやすいのに、 集め方が上方と下方で逆になるのは空気と比べた重さが逆だから。 アンモニアは軽い、塩化水素は重い、とセットで思い出そう。
Q. 気体の中でいちばん軽いのはどれ?
A. 水素です。すべての気体の中でもっとも軽い気体です。なお、水素を水上置換法で集めるのは、軽いからではなく水にとけにくいからです。
Q. アンモニアと塩化水素はどちらも刺激臭で水にとけやすいのに、集め方が逆になるのはなぜ?
A. 空気と比べた重さが逆だからです。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を使います。
Q. ちっ素はなぜ「変化しにくい」と言われるの?
A. 空気の中でもっとも多くをしめる気体なのに、ふつうの実験ではほとんど他の物質と結びつかず、性質が変わりにくいためです。
Q. 水素とアンモニア、どちらも「よく燃える」というイメージがあるが正しい?
A. 燃えるのは水素だけです。アンモニアは燃える気体ではなく、刺激臭・アルカリ性・水にとけやすいことが特ちょうです。混同しないようにしましょう。
アンモニアを満たした丸底フラスコに、ガラス管と小さなスポイトを取りつけたせんをはめこみます。 ガラス管のもう一方のはしは、フェノールフタレイン溶液を数てき加えた水(無色)を入れたビーカーの中にしずめておきます。 ここでスポイトの中身をほんの少しだけフラスコ内へ送りこむと、思いがけない現象が目の前で起こります。
(1) スポイトの水をおし出すと、ビーカーの水がガラス管を通ってフラスコ内にふき上がった。この現象が起こるしくみを説明しなさい。
(2) ふき上がった水は何色になるか。またその理由を答えなさい。
とき方
試験管に集めた気体に火のついたマッチを近づけると、「ポン」と音を立てて燃え、試験管の内側に水てきがついた。
(1) この気体は何ですか。
(2) 燃えるイメージのある気体に酸素があります。酸素もこの気体と同じように、自分自身が燃えるのでしょうか。この気体と酸素のちがいを説明しなさい。
とき方
A~Dの4種類の気体があり、それぞれ水素・アンモニア・塩化水素・ちっ素のいずれかです。次の実験の結果から、A~Dはそれぞれ何か答えなさい。
とき方
📝 実験問題を解く3つの手がかり