問題
次の物質の性質について、正しいものはどれか。
(1) 酸素は空気中で最も多く含まれる気体である。
(2) 水素は空気より重く、水上置換では捕集できない。
(3) 二酸化炭素は可燃性気体であり、自ら燃焼する。
(4) アンモニアは水に非常によく溶け、空気より軽い。
(5) 窒素は石灰水を白くにごらせる性質がある。
危険物取扱者乙種４類｜気体の性質を解説
気体の性質では、空気との重さの比較、水への溶けやすさ、燃焼性、代表的な確認方法がよく問われます。正解は(4)です。アンモニアは水に非常によく溶ける気体で、空気より軽い性質があります。気体の捕集方法や性質の正誤判断では、「水に溶けやすいか」「空気より軽いか重いか」「燃えるか燃えないか」をセットで覚えることが重要です。
(1) 酸素は空気中で最も多く含まれる気体である。
不適切です。空気中で最も多く含まれる気体は窒素です。乾燥空気のおおよその組成は、窒素が約78％、酸素が約21％です。酸素は燃焼を助ける重要な気体ですが、空気中で最も多いわけではありません。乙種4類では、酸素を「燃える気体」と誤解しないことも大切です。酸素自体は通常燃える気体ではなく、他の物質の燃焼を助ける支燃性の気体です。
(2) 水素は空気より重く、水上置換では捕集できない。
不適切です。水素は空気より非常に軽い気体です。また、水に溶けにくいため、水上置換で捕集することができます。水上置換は、水に溶けにくい気体を集める方法です。水素は軽く、可燃性があり、空気と混合すると爆発的に燃焼することがあるため、性質をまとめて覚えておく必要があります。「水素は軽い」「水に溶けにくい」「燃える」という組み合わせで整理すると判断しやすくなります。
(3) 二酸化炭素は可燃性気体であり、自ら燃焼する。
不適切です。二酸化炭素は可燃性気体ではなく、不燃性の気体です。二酸化炭素は燃焼によって生じる代表的な気体であり、すでに炭素が十分に酸化された状態に近いため、自ら燃える性質はありません。また、空気より重く、水に少し溶け、石灰水を白くにごらせる性質があります。二酸化炭素は消火にも利用されるため、「燃える気体」ではなく「燃焼を抑える側の気体」として理解すると覚えやすいです。
(4) アンモニアは水に非常によく溶け、空気より軽い。
適切です。アンモニアは水に非常によく溶ける気体で、空気より軽い性質があります。水に非常によく溶けるため、水上置換では捕集に適しません。捕集する場合は、空気より軽い性質を利用して上方置換を用います。アンモニア水がアルカリ性を示すこともよく問われます。刺激臭があり、水に溶けやすく、空気より軽いという特徴をまとめて押さえておくと、気体の性質に関する問題で正答しやすくなります。
(5) 窒素は石灰水を白くにごらせる性質がある。
不適切です。石灰水を白くにごらせる性質があるのは二酸化炭素です。二酸化炭素を石灰水に通すと、炭酸カルシウムが生じて白くにごります。窒素は空気中に最も多く含まれる気体ですが、通常は反応性が低く、燃焼を助ける性質もほとんどありません。窒素については、「空気中で最も多い」「燃えにくい」「反応しにくい」という特徴を押さえるとよいです。
この問題で覚えるポイント
気体の性質では、空気中の割合、空気との重さ、水への溶けやすさ、燃焼性、確認方法を組み合わせて判断します。空気中で最も多い気体は窒素で約78％、次に多いのが酸素で約21％です。酸素は自ら燃える気体ではなく、燃焼を助ける支燃性の気体です。水素は空気より非常に軽く、水に溶けにくく、可燃性があります。二酸化炭素は空気より重く、不燃性で、石灰水を白くにごらせます。アンモニアは空気より軽く、水に非常によく溶け、刺激臭があり、水溶液はアルカリ性を示します。捕集方法では、水に溶けにくい気体は水上置換、水に溶けやすく空気より軽い気体は上方置換、水に溶けやすく空気より重い気体は下方置換で考えると整理しやすいです。
ひっかけポイント
このテーマでは、「空気中で多い気体」と「燃焼に関係する気体」を混同しやすいです。酸素は燃焼に深く関係するため最も多い気体だと思いがちですが、実際に最も多いのは窒素です。また、水素は軽くて燃えやすい気体ですが、「水上置換できない」と誤って判断させる文章に注意が必要です。水上置換の判断基準は重さではなく、水に溶けにくいかどうかです。二酸化炭素は火災や燃焼で発生するため可燃性と勘違いしやすいですが、実際は不燃性で消火にも使われます。石灰水を白くにごらせる性質は二酸化炭素の代表的な確認方法であり、窒素や酸素には当てはまりません。気体の問題では、一つの性質だけで判断せず、重さ、水への溶解性、燃焼性、確認方法をセットで確認することが誤答防止につながります。
