Recipes
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。
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に濃硫酸を加えて加熱する。
\[
HCOOH → CO↑ ＋ H_{2}O
\]
HCOOH → CO↑ ＋ H_{2}O
\]
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や銀Agなど）を希硝酸HNO3で酸化する。
\[
3Cu ＋ 8HNO_{3} → 3Cu(NO_{3})_{2} ＋ 2NO↑ ＋ 4H_{2}O\\
3Ag ＋ 4HNO_{3} → 3AgNO_{3} ＋ NO↑ ＋ 2H_{2}O
\]
3Cu ＋ 8HNO_{3} → 3Cu(NO_{3})_{2} ＋ 2NO↑ ＋ 4H_{2}O\\
3Ag ＋ 4HNO_{3} → 3AgNO_{3} ＋ NO↑ ＋ 2H_{2}O
\]
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H2SO4やHClと反応させる。
\[
Zn ＋ H_{2}SO_{4} → ZnSO_{4} ＋ H_{2}↑
\]
Zn ＋ H_{2}SO_{4} → ZnSO_{4} ＋ H_{2}↑
\]
酸素O2
過酸化水素H2O2や塩素酸カリウム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）
\[
2H_{2}O_{2} → O_{2}↑ ＋ 2H_{2}O\\
2KClO_{3} → 3O_{2}↑ ＋ 2KCl
\]
2H_{2}O_{2} → O_{2}↑ ＋ 2H_{2}O\\
2KClO_{3} → 3O_{2}↑ ＋ 2KCl
\]
オゾンO3
酸素O2の無声放電または紫外線照射で得られる。
\[
3O_{2} ⇄ 2O_{3}
\]
3O_{2} ⇄ 2O_{3}
\]
窒素N2
亜硝酸アンモニウムNH4NO2を熱分解する。
\[
NH_{4}NO_{2} → N_{2}↑ ＋2H_{2}O
\]
NH_{4}NO_{2} → N_{2}↑ ＋2H_{2}O
\]
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。
\[
CaCO_{3} ＋ 2HCl → CaCl_{2} ＋ CO_{2}↑ ＋ H_{2}O
\]
CaCO_{3} ＋ 2HCl → CaCl_{2} ＋ CO_{2}↑ ＋ H_{2}O
\]
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や銀Agなど）を濃硝酸HNO3で酸化する。
\[
Cu ＋ 4HNO_{3} → Cu(NO_{3})_{2} ＋ 2NO_{2}↑ ＋ 2H_{2}O\\
Ag ＋ 2HNO_{3} → AgNO_{3} ＋ NO_{2}↑ ＋ H_{2}O
\]
Cu ＋ 4HNO_{3} → Cu(NO_{3})_{2} ＋ 2NO_{2}↑ ＋ 2H_{2}O\\
Ag ＋ 2HNO_{3} → AgNO_{3} ＋ NO_{2}↑ ＋ H_{2}O
\]
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や銀Agなど）を熱濃硫酸H2SO4で酸化する。
\[
Cu ＋ 2H_{2}SO_{4} → CuSO_{4} ＋ SO_{2}↑ ＋ 2H_{2}O\\
2Ag ＋ 2H_{2}SO_{4} → Ag_{2}SO_{4} ＋ SO_{2}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
Cu ＋ 2H_{2}SO_{4} → CuSO_{4} ＋ SO_{2}↑ ＋ 2H_{2}O\\
2Ag ＋ 2H_{2}SO_{4} → Ag_{2}SO_{4} ＋ SO_{2}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
方法② 弱酸遊離
亜硫酸イオンSO32-を含む塩に強酸を加える。
\[
Na_{2}SO_{3} ＋ H_{2}SO_{4} → Na_{2}SO_{4} ＋ SO_{2}↑ ＋ H_{2}O
\]
Na_{2}SO_{3} ＋ H_{2}SO_{4} → Na_{2}SO_{4} ＋ SO_{2}↑ ＋ H_{2}O
\]
硫化水素H2S
【弱酸遊離】硫化物イオンS2-を含む塩に強酸を加える。
\[
FeS ＋ 2HCl → FeCl_{2} ＋ H_{2}S↑\\
FeS ＋ H_{2}SO_{4} → FeSO_{4} ＋ H_{2}S↑
\]
FeS ＋ 2HCl → FeCl_{2} ＋ H_{2}S↑\\
FeS ＋ H_{2}SO_{4} → FeSO_{4} ＋ H_{2}S↑
\]
塩素Cl2
方法① 酸化還元
酸化マンガンMnO2に濃塩酸HClを加えて加熱する。
\[
MnO_{2} ＋ 4HCl → MnCl_{2} ＋ Cl_{2}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
MnO_{2} ＋ 4HCl → MnCl_{2} ＋ Cl_{2}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
方法② 弱酸遊離
さらし粉CaCl(ClO)・H2Oに希塩酸HClを加える。
\[
CaCl(ClO)・H_{2}O ＋ 2HCl → CaCl_{2} ＋ Cl_{2}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
CaCl(ClO)・H_{2}O ＋ 2HCl → CaCl_{2} ＋ Cl_{2}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
塩化水素HCl
【揮発酸遊離】塩化ナトリウムNaClに濃硫酸H2SO4を加えて加熱する。
\[
NaCl ＋ H_{2}SO_{4} → NaHSO_{4} ＋HCl
\]
NaCl ＋ H_{2}SO_{4} → NaHSO_{4} ＋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。
\[
CaF_{2} ＋ H_{2}SO_{4} → CaSO_{4} ＋ 2HF↑
\]
CaF_{2} ＋ H_{2}SO_{4} → CaSO_{4} ＋ 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に水酸化カルシウムCa(OH)2を加えて加熱する。
\[
2NH_{4}Cl ＋ Ca(OH)_{2} → CaCl_{2} ＋ 2NH_{3}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
2NH_{4}Cl ＋ Ca(OH)_{2} → CaCl_{2} ＋ 2NH_{3}↑ ＋ 2H_{2}O
\]
関連：無機化学の勉強法と参考書。
無機化学はきちんとした勉強法と参考書で勉強していけば、誰しも成果を出すことができる分野。化学のグルメでは、無機化学を学ぶ上でオススメの勉強法や参考書、問題集を多く紹介している。是非自分の勉強の方針を決める参考にしてほしい。
関連：まとめプリント、作りました。
化学のグルメオリジナルテキスト「無機化学攻略セット（まとめプリント・ドリル）」の販売を開始しました！
入試頻出事項を網羅したまとめプリントとそれを定着させるためのドリルを使って、苦手な人の多い無機の暗記を攻略できる構成になっています。詳細は【公式】無機化学攻略セット（まとめノート・ドリル）にて！
コメントは受け付けていません。