発生した気体の集め方について学習します。気体の集め方は、中学1年生の理科で学ぶ重要な実験のひとつです。水上置換法、上方置換法、下方置換法の3つの方法があり、それぞれ気体の性質に応じて使い分ける必要があります。しかし、「どの気体をどの方法で集めればいいのか分からない…」と迷うこともあるのではないでしょうか？
本記事では、気体の集め方の基本をわかりやすく解説し、それぞれの特徴やポイントを整理します。さらに、実験でよく出る気体とその集め方を確認できる演習問題も用意しました。この記事を読めば、気体の集め方がしっかり理解でき、テスト対策もバッチリです！
気体の集め方
発生した気体の性質により集め方が異なります。次の2点を考えて集め方を変えましょう。
- 水に溶けやすい気体か？溶けにくい気体か？
- 空気より重い気体か？軽い気体か？
水に溶けにくい気体の場合は、すべて水上置換法で集めることになります。周りを水で覆われているので、発生した気体を確認でき、純粋な気体を集めることができるからです。
水に溶けやすい気体の場合は、空気中で集めます。このとき、空気より重い（空気よりも密度が大きい）場合は下方置換法で、空気よりも軽い（空気よりも密度が小さい）場合は上方置換法で集めます。
水上置換法
水上置換法は、水に溶けにくい気体を集める方法です。
水中で気体を集めるので、発生した気体を目で確認でき、純粋な気体を集めることができます。お風呂の中でおならをしたときと同じ状態です。純粋なおならは強烈ですよね。
●水上置換法で集める気体たち
- 酸素
- 水素
- 窒素
- 一酸化炭素
- 二酸化炭素（下方置換法でもよい）
- 一酸化窒素
下方置換法
下方置換法で集める気体は、水に溶けやすく空気よりも重い（密度が大きい）という性質があります。
下方置換法で気体を集める場合、うまく集気びんに気体が入るように、ガラス管を奥まで入れることがポイントです。
●下方置換法で集める気体たち
- 塩素
- 塩化水素
- 二酸化炭素（水上置換法でもよい）
上方置換法
上方置換法で集める気体は、水に溶けやすく空気よりも軽い（密度が小さい）という性質があります。
上方置換法で気体を集める際も、うまく集気びんに気体が入るように、ガラス管を奥まで差し込んで気体を集めることがポイントです。
●上方置換法で集める気体
上方置換法で集める気体は「アンモニア」のみです。上方置換法＝アンモニアと覚えておきましょう。
水素も空気よりも軽いのですが、水素は空気中で爆発する気体ですので、安全上水中で集めるようにします。
気体の発生のポイントのまとめ
水上置換法・上方置換法・下方置換法、それぞれどのような気体を集めることができるのか記述で答えられるようになっておきましょう。
❷上方置換法…水に溶けやすく、空気より軽い気体を集める。
❸下方置換法…水に溶けやすく、空気より重い気体を集める。
【対策問題】気体の集め方
［問題］実験などで発生する気体を集めるために、3通りの気体の集め方について調べた。下の図は気体の集め方の図である。これについて、次の各問いに答えなさい。
（1）上の図で、気体の集め方Aの名称を答えなさい。
（2）集め方Aでは、どのような気体を集めることができるか。簡潔に答えなさい。
（3）集ま方Aで、気体を集める際、水の中の集気びんはどうしておくか。簡潔に答えなさい。
（4）実験で発生した酸素を集める方法は、集め方A～集め方Cのうちどれが適当か。一つ選び記号で答えなさい。
（5）集め方Bでは、どのような気体を集めることができるか。簡潔に答えなさい。
（6）集め方Cで集めることが適当な気体を、次のア～エの中から一つ選び、きごうで答えなさい。
ア 二酸化炭素 イ 水素 ウ アンモニア エ 塩素
（7）気体を集める場合、はじめに出てくる気体は集めない。この理由を簡潔に答えなさい。
【解答・解説】気体の集め方
（1）水上置換法
集め方Aは水上置換法、集め方Bは下方置換法、集め方Cは上方置換法になります。
（2）水に溶けにくい気体。
水上置換法では、水に溶けにくい気体を集めることができます。また、水上置換法は、発生した気体を目で確認でき、純粋な気体を集めることができます。
（3）水で満たしておく。
水上置換法で気体を集めるビンや試験管は、はじめ水槽の水で満たしておきます。
（4）集め方A
酸素は水に溶けにくい気体です。したがって、水上置換法で集めます。
（5）水に溶けやすく、空気より密度が大きい気体。
下方置換法で集める気体は、水に溶けやすく、空気よりも重いという性質があります。」
（6）ウ
集め方Cは上方置換法になります。上方置換法では、水に溶けやすく空気よりも密度が小さい（空気より軽い）気体を集めるのに適しています。
（7）実験器具内の空気が混ざっているから。
気体を集める際、最初に出てくる気体は、実験器具内の空気がたくさん混ざっているので、しばらくたってから気体を集めるようにします。
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