気体の発生装置は加熱の有無で変える?使い分けをキッチリ分ける!

どうも、わたなべです。

無機化学で避けて通れないのが、『気体の生成反応』ですよね。気体の生成反応の反応式をかけることは非常に重要です。

 

ちなみによく丸暗記しようとする人が居ますが、絶対にそれは辞めてください!

気体発生装置 手順 使い方
無理です!!

たとえば、硝酸の生成反応とか、

Cu+HNO3→Cu(NO3)2+2NO2+2H2O

の係数をひたすら覚えますか?

 

無理でしょ?

 

Cu→Cu2++2e

HNO3+e+H+→NO2+H2O

の半反応式から作ってくださいね!

半反応式の明快な作り方

 

で、こういう気体の生成反応の反応式はちゃんと勉強するけど、あんがい、実験器具って盲点だったりします。

 

中和滴定も、案外実験器具系がわかっていない人も多かったです。(共洗いをする、しない等の器具)

→中和滴定の共洗いをするかどうか?

 

なので今日は、この気体の生成反応の実験器具に関してキッチリマスターしてください。

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気体の生成反応で加熱が必要な物

実験器具 気体発生装置 
気体の生成反応の実験器具と加熱が必要かどうかは密接に関わってきます。

 

というわけで、気体の生成反応で、加熱が必要な場合をまとめていきたいとおもいます。

①固体同士

気体発生装置 固体同士 加熱必要
固体と固体は、何もしなければ、反応は起きません。

例えば、塩と砂糖混ぜてもなにも起りませんよね。

 

ということで固体+固体は加熱が必要です。

②濃硫酸を使うとき

濃硫酸 構造式 オキソ酸
濃硫酸が絡んでくると加熱が必要になってきます。脱水剤や揮発性酸遊離反応とかに使われます。

濃硫酸がなぜ脱水剤として使えるのかの本物の理由

 

濃硫酸が脱水剤として使われる時は、加熱が必要です。

③MnO2を酸化剤として使うとき

酸化マンガンを酸化剤として使うときは、加熱が必要になります。

 

つまり、触媒として、使うときは必要ありません。

2H2O2→(MnO2触媒)O2+H2O

 

これは酸素の発生反応となります。ただ、例外として、触媒を使うときでも、

2KClO3→(触媒MnO2)2KCl+3O2

④熱分解

熱分解はもう名前通りですね。加熱して分解する物を熱分解って言います。

 

こちらに入試に出てくる熱分解を全てまとめたものがあるので、こちらから学んでください。

『熱分解の7+2パターン!入試で出る全てを網羅した唯一の記事!』

加熱の有無で発生装置が変わる!

実は気体の発生装置は、加熱の有無等で変わってきます。

固体+固体の加熱が居る反応

試験管 加熱 固体+固体
加熱が必要な固体同士の反応は、試験管を使います。

 

このとき、液体が発生する事があります、それが加熱部分に流れ込むと、試験管が流れると試験管が割れる恐れがあるので、

試験管の口を少し下げます。

固体と液体(加熱不要の時)

固体+液体で加熱が必要なのは、濃硫酸が絡むか、二酸化マンガンが酸化剤として働くときでした。今回これらが絡まない、『加熱が不要』な時の気体生成の器具です。

 

実は、これは3パターンあります。

①二叉試験管

二また試験管
この器具を扱う上でのポイントは、突起のついた方に固体を、もう一方に液体を入れます。

 

気体を発生させたい時は管を矢印の方向へ倒し、液体を固体の方に入れます。気体の発生を止めたい時は元に戻す事ができ、気体の発生量をコントロールできます!

②三角フラスコ

三角フラスコ
三角フラスコの中に固体を入れ、滴下ロートのコックを開いて、液体を適量滴下した後、またコックを閉じておく。滴下ロートの先は必ず液面下にあるようにします。

③キップの器具

キップの実験器具
活栓を開くとB内の圧力がさがって、液体試料がAから流下し、Cを満たしてBまで入ってくるので固体試料と液体試料が接触して気体が発生します。

これに関しては、こちらで徹底的に扱っています。

『キップの装置の使い方と実験手順が面白いほどわかる記事』

固体と液体(加熱必要)

丸底フラスコ
加熱が必要な気体の発生でかつ、液体と固体を混ぜる反応には、丸底フラスコを使います。

 

なぜ丸底フラスコなのか?三角フラスコじゃあかんのか?と思われるでしょう。

 

これは暖かい物は上、冷たい物は下って言う風に流体は動くんです。これを対流と言います。

 

そして、丸まっているので、対流が他のフラスコより、起きやすいので、満遍なく熱する事が出来るんです!このようにして、加熱の有無、や使う試薬によって、使う器具が異なります。

 

これをきっちりまとめて学んでおきましょう!また、無機化学を徹底的に学ぶために、以下のメルマガもあります。期間限定の無料プレゼントもあります!

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