中学校理科の第1学年、第1分野「身の回りの物質」の「気体の発生と性質」にあたります。小学校6年では、植物体が燃えるときに空気中の酸素が使われて二酸化炭素ができること、石灰水で二酸化炭素を調べられることを学びました。中学校では、気体を実際に発生させて集め、気体ごとの性質を調べます。酸素は、うすい過酸化水素水(オキシドール)に二酸化マンガンを加えると発生します。二酸化マンガンは自身は変化せずに反応を助ける「触媒」としてはたらきます。酸素は無色・無臭で水にとけにくく、ものを燃やすはたらき(助燃性)があります。火のついた線香を入れると、炎を出して激しく燃えます。酸素そのものが燃えるわけではありません。二酸化炭素は、石灰石にうすい塩酸を加えると発生します。炭酸水素ナトリウムを加熱したときや、ものが燃えたときにも発生します。無色・無臭で、水に少しとけて炭酸水(酸性)になり、石灰水を白くにごらせます。空気より重いので下方置換法で集められ、水に少ししかとけないので水上置換法でも集められます。薬品(うすい塩酸、過酸化水素水)の扱いや、発生した気体のにおいのかぎ方は、教科書や先生の指示に従います。

つまずきやすいところ

酸素を「燃える気体」と覚えてしまう間違いがよくあります。酸素はものが燃えるのを助ける気体で、自分が燃えるのは水素などの別の気体です。
二酸化マンガンを酸素の「材料」だと考えてしまうことがあります。酸素は過酸化水素水から出てきて、二酸化マンガンは変化せずに反応を助けるだけ(触媒)です。
石灰水を白くにごらせるのは二酸化炭素を確かめる方法で、酸素の確かめ方(線香)と取り違えないようにします。
二酸化炭素の水溶液の性質を問われて、アンモニア(アルカリ性)と混同することがあります。青色リトマス紙を赤くするのは酸性の二酸化炭素、赤色リトマス紙を青くするのはアルカリ性のアンモニアです。
「水上置換法と下方置換法のどちらでも集められる理由」を書く問いで、片方の理由しか書かない答えが目立ちます。とけにくさと重さの両方にふれます。

教え方・声かけのコツ

「どの気体を確かめるか」と「確かめる方法」を、気体ごとに1行で対応させると覚えやすくなります(酸素 → 線香、二酸化炭素 → 石灰水、水素 → ポンと音を立てて燃える、アンモニア → 刺激臭・赤色リトマス紙が青)。
酸素・二酸化炭素・アンモニア・水素を、におい・水へのとけ方・空気と比べた重さの3項目で並べて比べると、違いが見えます。
小学校で学んだ「ものが燃えると酸素が使われ、二酸化炭素ができる」を思い出させてから進めると、導入しやすくなります。
実験の前に、器具の名前と使い方を言わせて確認すると、実験中の指示が通りやすくなります。

運営者の見方

この単元は、酸素と二酸化炭素の発生と性質を中心に、気体の見分け方までをまとめました。「ポイント」には、酸素の発生と性質(二酸化マンガンは触媒、助燃性、空気中に約21%)、二酸化炭素の発生と性質、4つの気体の確かめ方と性質の表をのせ、例題で線香・石灰水・リトマス紙・音を立てて燃える、の4つの結果から気体を答えます。公式や計算はありません。「問題」は、発生のさせ方と触媒を問う大問、文から酸素・二酸化炭素・アンモニア・水素を答える大問、石灰石とうすい塩酸の実験から二酸化炭素の性質を考える実験・考察の大問の3つです。最後の大問では、青色リトマス紙の変化から酸性と判断し、二つの集め方ができる理由を書きます。水素とアンモニアの発生法や集め方は、次の「気体の集め方といろいろな気体」で詳しく扱います。赤い字は赤シートで消える語句で、酸素、二酸化マンガン、触媒、二酸化炭素を確かめられます。

よくある質問

Q. 酸素と二酸化炭素は、どうやって見分けますか。
A. 酸素は火のついた線香が炎を出して激しく燃えるかで、二酸化炭素は石灰水が白くにごるかで確かめます。

Q. 酸素は燃える気体ですか。
A. 酸素そのものは燃えません。ものが燃えるのを助けるはたらき(助燃性)がある気体です。

Q. 二酸化炭素は水にとけますか。
A. 少しとけます。水にとけたもの(炭酸水)は酸性で、水でしめらせた青色リトマス紙を赤色に変えます。とける量が少ないので、水上置換法でも集められます。