第３章　器具の取扱いと基礎実験事例

　　　　　　　６.気体の発生

6-1 気体発生装置の種類

(1) フラスコを使った気体発生器

�@　図22のように、三角フラスコ（または丸底フラスコ）を使って気体を発生させる。

�A　この場合、安定をよくしてフラスコが倒れないように気をつける。

�B　液体試薬は、固体試薬がつかる程度に入れるようにする。

�C　活栓付きロートを使用している場合で、気体の発生を一時中止するときは、まず活栓を開

　き、次にゴム管をピンチコックなどでつまむ。

　　

(2) 試験管を使った気体発生器(図22)

�@　小規模の場合は、試験管を使って気体を発生させることができる。

�A　この場合は、気体の発生を途中で止められないのが欠点である。

(3) ふたまた試験管による気体発生器(図22)

�@　試薬が少量の場合に適している。

�A　ふたまた試験管の２本の足のうち、くびれのある方に固体試薬を入れひっかけて固体が落

　ちないようにして使う。液体試薬は、くびれのない方に入れる。

�B　左右に傾けて試薬を混合し、気体を発生させる。

�C　発生を中止するときは、試験管を傾けて液体と固体を分離する。

6-2 気体の捕集方法

(1) 下方置換法(図23)

　　

�@　二酸化炭素、塩化水素など、水によく溶けて空気より重い気体を集めるときに行う。

�A　集気びんの口を上にしておくと、空気は軽いのでびんから逃げやすくなる。

(2) 上方置換法(図24)

　　

�@　アンモニアのような、水によく溶けて空気より軽い気体を集めるときに行う。

�A　集気びんを逆に立てるので、軽い気体は上にあがり、重い空気が集気びんの口から逃げや

　すくなる。

�B　気体を集めた集気びんは、蓋を下にして逆にしておく。

(3) 水上置換法(図25)

　　

�@　酸素、水素、二酸化炭素（下方置換法でもよい）など、水に溶けにくい気体を集めるとき

　に行う。

�A　水槽に水を入れ、水を満たした集気びんを逆さに立てる。この中へ、気体を導いてためる。

�B　この方法は空気が混じりにくく、気体がたまっていくようすがよくわかるのが利点である。

�C　アンモニアや塩化水素などは、水によく溶けるので、この方法は不適当である。

6-3 気体発生に関する実験上の注意事項

(1) 水素などの可燃性気体の爆発事故防止について

�@　爆発事故の多くは、空気との混合気体が引火爆発する場合である。気体発生器から最初に

　出てくる気体には空気が残っており、これに引火した場合に爆発を起こす。したがって、気

　体の組成が下記に示す爆発範囲を越えるまで、流出してくる気体を捨てる必要がある。純粋

　な気体を得るには、気体の種類などにより異なるが、発生器の容積の２倍以上捨てなければ

　ならない。
　　　　

可燃性気体の爆発範囲（空気中の体積百分率(％)）
水素　　　　４．０〜７５	メタノール　７．３〜３６	一酸化炭素　１２．５〜７４
メタン　　　５．３〜１４．０	エタノール　４．３〜１９	アンモニア　　１６〜２５
プロパン　２．４〜９．５	エ−テル　　１．９〜４８	ベンゼン　　　１．４〜７．１

�A　点火法による確認方法(図26)

　　

　　発生した水素を試験管にとって点火する。試験管中の水素が爆発範囲内の組成であれば爆

　発が起こる。純粋な水素であれば、管口でポッと軽く点火して燃え、あと、試験管内に燃え広

　がるが爆発しない。

(2) 酸素発生での注意事項

�@　過酸化水素水(H２Ｏ２水)は、冷暗所(冷蔵庫がよい)に保管する。

�A　高濃度の過酸化水素水をうすめるときは、できるだけ純水を用いて、手や顔にかからない

　ように注意する。

�B　30％過酸化水素水をうすめた水溶液は、分解しやすいので、実験をする直前に調製する。

　数ヶ月も同じ濃度で保存できると考えてはいけない。

(3) その他の注意事項

�@　発生する気体が有毒である(アンモニア、塩化水素など)場合は、必要最小限の量だけとる

　ようにするとともに、室内の換気には十分に注意する。また、発生器の吹き出し口に顔を近

　づけないようにする。

�A　発生器のゴム管などが折れ曲がったり、ねじれて気体の発生をさまたげたりすると、ゴム

　栓が飛んだり、容器が破裂するなどの危険があるので、十分に注意する。

�B　可燃性気体を発生させるときは、引火爆発の危険を避けるために、発生器にバーナーやア

　ルコールランプの火を近づけないようにする。

6-4 気体の乾燥

(1) 小・中学校で行う理科実験では、不純物を取り除く必要はほとんどないもし純粋な気体が

　必要なときは、試薬の純度が高いものを選び、含まれてくる水蒸気は乾燥剤に通せばよい。

(2) 乾燥剤は、気体の種類に注意して選ぶこと。乾燥剤なら何でもよいというわけではない。

　次の乾燥剤が適している。

　　◆水素、酸素、二酸化炭素 ・・・ 無水塩化カルシウム、シリカゲルなど

　　◆塩化水素 　　　　　　　　　・・・ 無水塩化カルシウムなど

　　◆アンモニア　　　　　　　　　・・・ ソーダ石灰、生石灰など

(3) 気体乾燥（洗浄）の方法

　アンモニアや塩化水素の気体を発生させるときは、図27のように、濃アンモニア水や濃塩酸

に沸騰石を入れて加熱してもよい。ただし、三角フラスコの口には乾燥剤を付けておくこと。

　　

6-5 その他

(1) 気体発生装置を組まなくても、酸素、窒素、二酸化炭素などの気体は、市販の小型軽量ボ

　ンベ（スプレー式軽量ボンベ）を利用できる。ただし、気体の発生は、化学反応させて気体

　を得ることに意義がある。小学校で、はじめからボンベを使うのはよくない。

(2) 酸素や水素を多量に早く集めるには、酸水素発生用電解装置を自作するとよい。電極表面

　積を大きくすると、たやすく得られる。