4大気体と「噴水の秘密」を理由で完全攻略
みんな、受験勉強進んでる？
合格屋マックスのブログへようこそ。
今回は、中1で習うけど中3までずーっと出続ける重要単元、
「気体の発生と性質」を攻略するよ。
「アンモニアって上方置換だっけ？ 水上だっけ？」
「二酸化炭素の集め方、2つあるのどっち？」
そんな迷いを、今日で完全に断ち切ろう。
気体の単元は、「重さ」と「水との相性」さえ分かれば、全部パズルみたいに解けるんだ！
今回も、
理科が苦手な中3男子 ゆうと 👦
理科クイーン あかり 👩
と一緒に、伝説の解法「マックス流」で気体マスターになろう！
1. 気体の集め方「3つの必殺技」
① どうやって使い分ける？
ゆうと 👦
「酸素とか二酸化炭素って、集める方法がいろいろあって混乱するんだよな。
全部『水上置換』じゃダメなの？」
あかり 👩
「ダメダメ！ 気体にも『性格』があるのよ。
『重いか軽いか』そして『水が好き（溶ける）か嫌い（溶けない）か』。
この性格に合わせて3つの方法を使い分けるの！」
⚡ マックス流・気体の集め方チャート
1. 水上置換（すいじょうちかん）
- 性格：水が嫌い（溶けにくい）
- 特徴：一番オススメ！ 純粋な気体が集まるから。
- メンバー：酸素、水素
2. 上方置換（じょうほうちかん）
- 性格：水が大好き（溶ける） ＆ 軽い！
- 特徴：軽いからフワフワ浮く。だから上に集める。
- メンバー：アンモニア
3. 下方置換（かほうちかん）
- 性格：水が大好き（溶ける） ＆ 重い！
- 特徴：重いからドスンと沈む。だから下に集める。
- メンバー：二酸化炭素（※例外あり）
ゆうと 👦
「なるほど！
基本は『水上』がいいけど、水に溶けちゃうやつだけ『上方（軽い）』か『下方（重い）』にするってことか！」
2. 4大気体を攻略せよ！
① 酸素（O2）：燃える応援団！
あかり 👩
「まずは酸素。作り方は『うすい過酸化水素水 ＋ 二酸化マンガン』ね。
二酸化マンガンは『触媒（しょくばい）』って言って、自分は変化せずに反応を助けるだけなの」
ゆうと 👦
「酸素って自分は燃えないのに、物を燃やすんだよな？」
あかり 👩
「そう！ これを『助燃性（じょねんせい）』って言うの。
線香の火を近づけると、線香が炎を上げて激しく燃えるわよ！」
- 集め方：水上置換（水に溶けにくいから）
② 水素（H2）：最軽量の爆発くん
あかり 👩
「次は水素。『金属（亜鉛など） ＋ うすい塩酸』で発生するわ」
ゆうと 👦
「水素って、火をつけると『ポンッ』て鳴るやつだよな？」
あかり 👩
「そう。あれは水素が酸素と結びついて（燃えて）、水ができる時の音よ。
世界で一番軽い気体だから、宇宙へ飛んでいっちゃうわ」
- 集め方：水上置換（水に溶けにくいから）
③ 二酸化炭素（CO2）：重たい白濁マン
あかり 👩
「次は二酸化炭素。『石灰石 ＋ うすい塩酸』ね。
特徴は『石灰水を白くにごらせる』こと！」
ゆうと 👦
「これは知ってる！ でも集め方がややこしいんだよな。下方？ 水上？」
あかり 👩
「実はどっちもOKなの。でもテストで聞かれるポイントが違うのよ」
- 下方置換：空気より重いから、手軽にたくさん集められる。
- 水上置換：水に少し溶けるけど、純粋な気体を集めたい時に使う。
あかり 👩
「『早く集めたいなら下方、純度重視なら水上』って使い分けるのがプロよ！」
④ アンモニア（NH3）：強烈なにおいの軽業師
あかり 👩
「最後はアンモニア。『塩化アンモニウム ＋ 水酸化カルシウム』で発生。
とにかく臭い（刺激臭）！」
ゆうと 👦
「鼻が曲がるやつだ…」
あかり 👩
「そして最大の特徴は、『水にものすごく溶ける』こと！
あと、空気より軽いから、必ず上方置換で集めるの。
絶対に水上置換じゃダメよ！ 水に全部溶けちゃうから！」
3. 入試頻出！アンモニアの噴水実験
ゆうと 👦
「アンモニアといえば『噴水実験』だよな。
あれ、なんで水が勝手に噴き上がってくるの？」
あかり 👩
「あれは『気圧（空気の押す力）』の仕業なのよ」
【噴水の仕組み 3ステップ】
- フラスコの中にアンモニアを満タンにする。
- スポイトで少しの水を入れる。
- すると……フラスコ内のアンモニアが、一瞬でその水に全部溶けちゃう！
ゆうと 👦
「えっ、全部溶けるの？」
あかり 👩
「そう。するとフラスコの中は『空っぽ（真空）』に近い状態になるわよね？
気圧がめちゃくちゃ下がるの」
ゆうと 👦
「あ！ 外の空気のほうが力が強いから……！」
あかり 👩
「その通り！
外の大気圧が、ビーカーの水をフラスコの中へ『ドーン！』と押し込むの。
これが噴水の正体！」
ゆうと 👦
「なるほど！ 『溶ける ➡ 中が空っぽ ➡ 外から押される』って流れか！」
4. 先生から「ここだけは押さえろ！」マックス流・最強まとめ
ストーリーで「仕組み」は分かったな？
ここからは、テスト直前に「ここだけ見れば点が取れる」という重要ポイントをまとめるぞ。
① 気体の集め方「判定チャート」
| 気体 | 水に溶ける？ | 重い？軽い？ | 集め方 |
|---|---|---|---|
| 酸素・水素 | 溶けない（嫌い） | ― | 水上置換（基本！） |
| アンモニア | 溶ける（大好き） | 軽い | 上方置換 |
| 二酸化炭素 | 少し溶ける | 重い | 下方置換（または水上） |
「水に溶ける変なやつら（アンモニアNH3・CO2）以外は、全部『水上』！」
と覚えてしまおう。
② 4大気体の発生方法（呪文のように覚えろ！）
- 酸素 ＝ 過酸化水素水 ＋ 二酸化マンガン（助燃性）
- 水素 ＝ 金属 ＋ 塩酸（ポンッ！）
- 二酸化炭素 ＝ 石灰石 ＋ 塩酸（白くにごる）
- アンモニア ＝ 塩化アンモニウム ＋ 水酸化カルシウム（刺激臭・噴水）
③ 噴水の理由は記述で出る！
Q. なぜ水が噴き上がったのか？
A. アンモニアが水に溶けてフラスコ内の気圧が下がり、大気圧によって水が押し上げられたから。
このフレーズを丸暗記しておけば、記述問題で満点が取れるぞ！
5. 引っかかり厳禁！○×チェック
入試によく出る「ひっかけ問題」だ。
タップして正解を確認しよう！
Q1．水素は、空気より軽いので「上方置換」で集めるのが最も良い。
【答え】 ×
（解説）
ひっかかったな！
確かに水素は軽いが、「水に溶けにくい」という最高の性質を持っている。
純粋な気体を集めるためには、「水上置換」がベストだ！
（上方置換でも集められるが、空気が混ざるからね）
Q2．二酸化炭素を集めるとき、線香の火が消えたら「満タン」の合図である。
【答え】 〇
（解説）
正解！
二酸化炭素には「物を燃やさない（消す）」性質がある。
集気びんの口元で火が消えれば、あふれるほど溜まった証拠だ。
Q3．アンモニアの噴水実験で、水にフェノールフタレイン液を混ぜると「青色」になる。
【答え】 ×
（解説）
色は合ってる？ いや違う！
アンモニアは水に溶けると「アルカリ性」になる。
フェノールフタレイン液は、アルカリ性で「赤色」になるんだ！
（※青色になるのはリトマス紙だぞ！）
6. 入試レベル！確認問題にチャレンジ
さあ、最後は実践だ！
マックス流を使えば、このレベルの問題も楽勝だ。
【問題】(1) 亜鉛にうすい塩酸を加えたときに発生する気体の化学式と、その集め方を答えよ。
【解答と解説】
(1) 答え：化学式 H2
集め方：水上置換
＜マックス流解説＞
「亜鉛＋塩酸」といえば水素だ！ 化学式は H2
水素は水に溶けにくいから、水上置換で集めるのが基本だぞ。
【問題】(2) アンモニアの性質として正しいものを、次のア～エからすべて選べ。
ア．空気よりも重い。
イ．水に非常によく溶ける。
ウ．水溶液は酸性を示す。
エ．刺激臭がある
(2) 答え：イ、エ
＜マックス流解説＞
ア：× 空気よりめちゃくちゃ軽い！
イ：〇 噴水ができるくらい溶ける！
ウ：× アンモニア水はアルカリ性（苦い・ヌルヌル）だ！
エ：〇 ツーンとする強烈なにおいだ！
最後に先生から
お疲れ様！
気体の単元、もうごちゃごちゃしないだろ？
- 基本は水上！
- 溶けるやつだけ上か下！
- 噴水は気圧の仕業！
この3つを軸にすれば、どんな実験問題が出ても怖くない。
