気体の発生方法

気体の発生方法に関して、中性気体・酸性気体・塩基性気体に分けてそれぞれ個別に確認していこう。


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中性気体

中性気体は水に溶けにくいため「水上置換法」で捕集する。

一酸化炭素CO

【脱水】ギ酸HCOOH濃硫酸を加えて加熱する。

HCOOH → CO↑ + H2O

一酸化窒素NO

【酸化還元】 イオン化傾向がH2よりも小さい金属(銅Cu銀Agなど)を希硝酸HNO3で酸化する。

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
3Ag + 4HNO3 → 3AgNO3 + NO↑ + 2H2O

水素H2

【酸化還元】イオン化傾向がH2より大きな金属(亜鉛Znなど)を希硫酸H2SO4HClと反応させる。

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

酸素O2

過酸化水素H2O2塩素酸カリウムKClO3などの酸化物を分解する。(触媒として酸化マンガンMnO2を用いる)

2H2O2 → O2↑ + 2H2O
2KClO3 → 3O2↑ + 2KCl

オゾンO3

酸素O2無声放電または紫外線照射で得られる。

3O2 ⇄ 2O3

窒素N2

亜硝酸アンモニウムNH4NO2
を熱分解する。

NH4NO2 → N2↑ +2H2O

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酸性気体

酸性気体は水に溶けやすく空気より重いので「下方置換法」で捕集する。

二酸化炭素CO2

【弱酸遊離】炭酸イオンCO32-を含む塩(炭酸カルシウムCaCO3など)に強酸を加える。

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2↑ + H2O

二酸化窒素NO2

【酸化還元】イオン化傾向がH2よりも小さい金属(銅Cu銀Agなど)を濃硝酸HNO3で酸化する。

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
Ag + 2HNO3 → AgNO3 + NO2↑ + H2O

二酸化硫黄SO2

方法① 酸化還元

イオン化傾向がH2よりも小さい金属(銅Cu銀Agなど)を熱濃硫酸H2SO4で酸化する。

Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2↑ + 2H2O
2Ag + 2H2SO4 → Ag2SO4 + SO2↑ + 2H2O

方法② 弱酸遊離

亜硫酸イオンSO32-を含む塩強酸を加える。

Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + SO2↑ + H2O

硫化水素H2S

【弱酸遊離】硫化物イオンS2-を含む塩強酸を加える。

FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑
FeS + H2SO4 → FeSO4 + H2S↑

塩素Cl2

方法① 酸化還元

酸化マンガンMnO2濃塩酸HClを加えて加熱する。

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O

方法② 弱酸遊離

さらし粉CaCl(ClO)・H2O希塩酸HClを加える。

CaCl(ClO)・H2O + 2HCl → CaCl2 + Cl2↑ + 2H2O

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塩化水素HCl

【揮発酸遊離】塩化ナトリウムNaCl濃硫酸H2SO4を加えて加熱する。

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 +HCl

フッ化水素HF

【揮発酸遊離】フッ化カルシウムCaF2(ホタル石)に濃硫酸H2SO4を加えて加熱する。

CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF↑

塩基性気体

塩基性気体は水に溶けやすく空気より軽いので「上方置換法」で捕集する。

アンモニアNH3

【弱塩基遊離】塩化アンモニウムNH4Cl水酸化カルシウムCa(OH)2を加えて加熱する。

2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O

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