気体の検出反応まとめ

【プロ講師解説】このページでは『気体の検出反応』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

気体の検出反応

特定の気体が存在しているか調べる方法を気体の検出反応という。

石灰水に二酸化炭素CO₂を通じると炭酸カルシウムCaCO₃の沈殿が生成して白濁する。

\[
Ca(OH)_{2}+CO_{2}→CaCO_{3}↓+H_{2}O
\]

ここでさらにCO₂を吹き込むと…

\[
CaCO_{3} + CO_{2} + H_{2}O → Ca(HCO_{3})_{2}
\]

炭酸水素カルシウムCa(HCO₃)₂は水に溶けやすいため、沈殿が溶解する。（＝白濁が消える）

また、白濁が消えた後、水溶液を加熱すると上記の逆反応が進み、CaCO₃の沈殿が生成し、再度白濁する。

\[
Ca(HCO_{3})_{2}→CaCO_{3} + CO_{2} + H_{2}O
\]

一酸化窒素NOは無色の気体だが空気に触れると酸化して赤褐色の二酸化窒素NO₂に変化する。

\[
2NO+O_{2}→2NO_{2}
\]

水溶液中で硫化水素H₂Sと二酸化硫黄SO₂が反応すると硫黄Sがコロイド状に遊離して白濁する。

\[
2H_{2}S+SO_{2}→3S+2H_{2}O
\]

塩素Cl₂を青色リトマス紙に触れさせると、リトマス紙が1度赤色に変化した後、白色となる。

青色リトマス紙には若干の水分が含まれているため、Cl₂に触れると次の反応が起きる。

\[
Cl_{2}+H_{2}O⇄HCl+HClO
\]

生成したHClによってリトマス紙はまず赤色に変化する。
その後、次亜塩素酸HClOの漂白作用によって脱色されて徐々に白色になる。

Cl₂をヨウ化カリウムデンプン紙に触れさせると紙が青紫色に変化する。

ヨウ化カリウムデンプン紙にはヨウ化物イオンI^–が含まれているため、酸化力のあるCl₂に触れるとI₂が遊離する。（詳しくはハロゲン単体の反応（酸化力・水素・水など）を参照）

\[
Cl_{2}+2I^{-}→2Cl^{-}+I_{2}
\]

遊離したI₂とデンプンが反応するとヨウ素デンプン反応によって青紫色を呈する。

オゾンO₃もCl₂と同様に酸化剤なので、ヨウ化物イオンI^–を酸化してI₂を遊離させることによってヨウ化カリウムデンプン紙を青紫色に変化させる。

アンモニアNH₃と塩化水素HClが接触すると白煙（NH₄Clの微粒子）が発生する。

\[
NH_{3} + HCl → NH_{4}Cl
\]