気体の発生方法一覧｜高校化学の反応式と捕集法をまとめて覚えるコツ

水素、酸素、二酸化炭素、アンモニアなど、

高校化学に登場する気体は数が多く、

発生方法(反応式)と捕集法がごちゃ混ぜになってしまう受験生は少なくありません。

結論から言うと、気体ごとに反応式を丸暗記しなくても、

反応のパターンと捕集法の判断基準を押さえれば、暗記量は大きく減らせます。

この記事では、高校化学で扱う主な気体の発生方法を反応式・捕集法つきで一覧にし、

効率よく覚えるコツと、共通テストで気体の発生方法がどう出題されるかまで解説します。

気体の発生方法は、理論化学から無機化学に進んだ直後、

最初につまずきやすい単元でもあるため、初めて一覧で整理する人にも役立つ内容です。

気体の発生方法を覚える前に整理しておきたい2つの視点

気体の発生方法を丸暗記する前に、まず整理しておきたい考え方があります。

この2つを押さえておくと、一覧表の暗記がぐっと楽になります。

発生方法・性質・捕集法はセットで覚える

高校化学の気体は、「発生方法(反応式)」「性質(色・臭い・毒性など)」

「捕集法」の3つがセットで出題されます。

発生方法だけを覚えても、捕集法を問う問題には対応できません。

3つをバラバラに覚えるのではなく、

「この気体はこう作られるから、こういう性質を持ち、こう集める」という

一つのストーリーとして理解すると、記憶に残りやすくなります。

捕集法は「水への溶けやすさ」と「空気より重いか軽いか」で決まる

捕集法には、水上置換法・上方置換法・下方置換法の3種類があります。

判断の手順はシンプルです。

まず、その気体が水に溶けやすいかどうかを確認します。

水に溶けにくい気体は、水と置き換えて集める水上置換法を使います。

水に溶けやすい気体は、空気との重さを比べます。

空気より軽ければ上方置換法、空気より重ければ下方置換法で集めます。

高校化学で扱う主な気体の発生方法一覧(反応式・捕集法つき)

ここでは、高校化学で頻出する気体の発生方法を、反応式と捕集法つきで一覧にします。

細かい数字を覚える前に、まずは全体像をつかんでください。

気体	発生方法(反応式)	捕集法
水素 H2	Zn+H2SO4(希)→ZnSO4+H2	水上置換
酸素 O2	2H2O2→2H2O+O2(触媒:酸化マンガン(IV))	水上置換
二酸化炭素 CO2	CaCO3+2HCl→CaCl2+H2O+CO2	下方置換(水上置換も可)
アンモニア NH3	2NH4Cl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O+2NH3(加熱)	上方置換
塩素 Cl2	MnO2+4HCl(濃)→MnCl2+2H2O+Cl2(加熱)	下方置換
硫化水素 H2S	FeS+H2SO4(希)→FeSO4+H2S	下方置換
二酸化硫黄 SO2	Na2SO3+H2SO4→Na2SO4+H2O+SO2	下方置換
一酸化窒素 NO	3Cu+8HNO3(希)→3Cu(NO3)2+4H2O+2NO	水上置換
二酸化窒素 NO2	Cu+4HNO3(濃)→Cu(NO3)2+2H2O+2NO2	下方置換
塩化水素 HCl	NaCl+H2SO4(濃)→NaHSO4+HCl(加熱)	下方置換

表中の「(希)」は薄めた酸、「(濃)」は濃縮された酸を指し、

濃度によって反応の進み方や生成する気体が変わる点を表しています。

上方置換で捕集する気体はアンモニアだけ

この一覧の中で、上方置換法を使うのはアンモニアだけです。

アンモニアは、高校化学で登場する気体の中でも特に水に溶けやすく、

しかも空気より軽いという性質をあわせ持つためです。

「上方置換=アンモニア」とセットで覚えてしまえば、

残りの気体は「水に溶けにくいか」で水上置換か下方置換かを判断するだけで済みます。

二酸化炭素や一酸化窒素は判断に迷いやすい

二酸化炭素は、水にわずかに溶ける性質があるため、

教科書によって下方置換法・水上置換法のどちらで説明されることもあります。

試験では、問題文や図で指定された捕集法を優先して読み取ることが大切です。

また、一酸化窒素は水に溶けにくく水上置換で集めますが、

空気に触れると酸素と反応してすぐに二酸化窒素に変わってしまうため、

捕集の際は空気を遮断する工夫が必要になる点も、あわせて押さえておきましょう。

気体の発生方法を効率よく覚えるコツ

反応式を1つずつ丸暗記しようとすると、覚える量はどんどん増えていきます。

ここでは、暗記の負担を減らすための2つの視点を紹介します。

反応の型でグループ分けして覚える

気体の発生方法は、いくつかの反応の型に分類できます。

例えば、水素・二酸化炭素・硫化水素・二酸化硫黄・塩化水素は、

「弱い酸や不安定な物質に、より強い酸を加えて追い出す」という

共通のパターンで発生させています。

一方、酸素は過酸化水素の分解反応、

塩素や一酸化窒素・二酸化窒素は酸化還元反応という別のグループに分けられます。

アンモニアだけは、弱塩基の塩に強塩基を加えて加熱するという、

もう一つ別のパターンです。

つまり、この一覧表の10種類の気体は、

実質4つの反応パターンに整理できます。

1つずつ個別に覚えるのではなく、

「この気体はどのグループに属するか」を意識すると、

反応式を思い出す手がかりが増えます。

捕集法は「なぜそうなるか」を1回だけ言葉にする

捕集法を暗記するときは、

「水に溶けやすいか」「空気より重いか軽いか」という理由を、

気体ごとに1回だけ自分の言葉で説明してみてください。

理由づけをした気体は、単純な丸暗記よりも記憶に残りやすくなります。

共通テスト・入試での気体の発生方法の出題パターン

気体の発生方法は、単独の暗記問題としてだけでなく、

他の単元と組み合わせた形で出題されることが多い分野です。

物質量(mol)計算とセットで出題される

共通テストや大学入試では、

気体の発生方法と物質量計算を組み合わせた問題がよく出ます。

例えば、「亜鉛0.1molを十分な量の希硫酸と反応させたとき、

発生する水素は標準状態で何Lか」という問題では、

まず反応式「Zn+H2SO4→ZnSO4+H2」から、

亜鉛と水素の物質量の比が1:1であることを読み取ります。

亜鉛0.1molに対して水素も0.1mol発生するため、

標準状態のモル体積22.4L/molを使って、

0.1mol×22.4L/mol=2.24Lと求められます。

発生方法(反応式)を知っているだけでは解けず、

物質量計算までセットで練習しておく必要があります。

実験操作・装置の正誤を問う問題も出る

発生方法の反応式だけでなく、

実験装置の組み方や操作手順の正誤を問う問題も出題されます。

例えば、アンモニアを乾燥させる際に濃硫酸を使うと、

酸性の乾燥剤が塩基性のアンモニアを吸収してしまうため、

塩基性の乾燥剤であるソーダ石灰を使うという知識が問われます。

発生方法・捕集法・乾燥剤は、セットで確認しておくと得点につながりやすくなります。

ここまで、気体の発生方法を反応式・捕集法つきで整理してきました。

無機化学の暗記量そのものを減らす考え方について、

さらに詳しく知りたい方は無機化学の覚え方で、

単元をまたいだ暗記の進め方を解説しています。

また、気体の名称や用語の意味があいまいなまま覚えている場合は、

化学用語の一覧で分野別の重要語をあわせて確認しておくと、理解がより整理されます。

気体の発生方法のように、覚えることは多いのに、

入試問題では組み合わせて出されるため、

「覚えたはずなのに得点にならない」という悩みを持つ受験生は少なくありません。

松山市の大学受験塾My Self_Learnでは、化学の授業に加えて、

単元ごとの確認テストや化学テストゼミを通して、

覚えた知識を入試問題で使える状態まで定着しているかを一つずつ確認しています。

気体の発生方法を覚えても問題が解けないという悩みがある場合は、

どこでつまずいているかを整理するところから見直してみることも一つの方法です。

気体の発生方法一覧｜高校化学の反応式と捕集法をまとめて覚えるコツ：まとめ

気体の発生方法は、反応式・性質・捕集法をバラバラに丸暗記するのではなく、

「なぜそうなるか」のストーリーとして整理すれば、暗記量を大きく減らせます。

まずは今日、一覧表を見ずに10種類の気体の反応式を紙に書き出してみてください。

書けなかった気体だけを、上で紹介した4つの反応パターンに当てはめて見直せば、

次に覚え直す範囲をムダなく絞り込めます。