化学

水に溶けにくい気体の捕集法「水上置換法」を元塾講師が解説

3-3.二酸化炭素

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二酸化炭素を発生させる方法は、石灰石に薄い塩酸を加えるというものです。

CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + H2O + CO2

また、炭酸水を加熱したり、ドライアイス昇華する際に発生する二酸化炭素を集めてもいいでしょう。

 

集めた気体が二酸化炭素であることを確認する方法としては、石灰水を用いるものがありますね。二酸化炭素が反応して透明な石灰水が白濁する反応を利用したものです。

ここでその反応を化学反応式で見てみましょう。

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O

石灰水中の水酸化カルシウムが二酸化炭素と反応し、炭酸カルシウムが生成することによって白濁液になるということがわかりますね。

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気体の発生方法とその調べ方はセットで覚えておきたいな。でもちょっと待てよ?確か二酸化炭素は水に少し溶けるはずじゃなかったか?

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そうですね。コーラやサイダーなどの炭酸はこの二酸化炭素由来のものです。しかし、このような実験で水に溶けてしまう量はごくわずかで、実験に支障が出るほどではありません。仮に捕集できる量が減ってしまったとしても、より純度の高い二酸化炭素を集めるには水上置換法でも全く問題ないのです。

しかし二酸化炭素の持つある特徴を使って、別の捕集方法によって集めることもできますよ。その方法については次回詳しく説明しますね。

3-4.その他の気体

その他にも窒素や一酸化炭素、一酸化窒素などの捕集にも広く使うことができます。

水上置換法は生成した気体を容器の中だけに閉じ込めることができる方法です。水に溶けにくいことが条件ですから、水に溶け込むことで結果的に容器から気体が漏れ出すということもありませんよね。そのため人体に影響の出やすい有害・有毒な気体や引火性のの高い気体など、危険性のある気体の捕集法としても適していることを理解しておきましょう。

4.気体の性質を利用した捕集法

今回は水上置換法という水に溶けにくい気体に適した捕集法を解説しました。それでは水に溶けやすい気体はどのような方法があるのか、気になるところですよね。

この気体捕集法は水上置換法に加え、下方置換法上方置換法の3種類をセットで覚える必要があります。次回もそれぞれの気体の性質に合わせた選択について解説していきますね。

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Ayumi05