Skip to content · ⁨コンテンツへスキップ⁩

Experimental techniques and chemical analysis

IGCSE Chemistry · ⁨IGCSE 化学⁩ · Topic 12 · ⁨トピック 12⁩

View Slides · ⁨查看幻灯片⁩ Train · ⁨練習する⁩
Video lesson for this topic · ⁨このトピックのビデオレッスン⁩ Open the video page · ⁨動画ページを開く⁩
13:26

実験手法

ラベルのない未知の白色粉末と無色の溶液を与えられたとします。それらが何かを知るにはどうすればよいでしょうか?化学はあなたに探偵のようなツールキットを提供します:加える…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨英語ナレーション・英語+中文字幕 burning-in⁩

12.1

Experimental design · ⁨実験計画⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Name appropriate apparatus for the measurement of time, temperature, mass and volume, including: (a) stop-watches (b) thermometers (c) balances (d) burettes (e) volumetric pipettes (f) measuring cylinders (g) gas syringes
2 Suggest advantages and disadvantages of experimental methods and apparatus
3 Describe a: (a) solvent as a substance that dissolves a solute (b) solute as a substance that is dissolved in a solvent (c) solution as a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent (d) saturated solution as a solution containing the maximum concentration of a solute dissolved in the solvent at a specified temperature (e) residue as a substance that remains after evaporation, distillation, filtration or any similar process (f) filtrate as a liquid or solution that has passed through a filter
日本語
コア サプリメント
1 時間、温度、質量、体積の測定に適した器具を列挙する。以下を含む:(a) ストップウォッチ (b) 温度計 (c) 天秤 (d) メスシリンダー (e) メスピペット (f) 量筒 (g) ガスシリンジ
2 実験手法および器具の利点と欠点を提案する
3 次を説明する:(a) 溶媒:溶質を溶解する物質 (b) 溶質:溶媒に溶解する物質 (c) 溶液:溶媒に1つ以上の溶質が溶解した混合物 (d) 飽和溶液:指定された温度において溶媒に最大濃度の溶質が溶解した溶液 (e) 残渣:蒸発、蒸留、ろ过などの類似プロセス後に残る物質 (f) 濾液:フィルターを通過した液体または溶液

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

Apparatus

You should know which piece of apparatus to use for each measurement:

Measurement Apparatus
time stop-watch 秒表
temperature thermometer 温度计
mass balance 天平
volume (accurate) burette 滴定管 or volumetric pipette 移液管
volume (rough) measuring cylinder 量筒
volume of a gas gas syringe 注射器

Key words

These words are used throughout practical chemistry:

  • A solvent 溶剂 is a substance that dissolves a solute.
  • A solute 溶质 is the substance that dissolves in the solvent.
  • A solution 溶液 is a mixture of one or more solutes dissolved in a solvent.
  • A saturated solution 饱和溶液 holds the maximum amount of solute that will dissolve at a given temperature.
  • A residue 残渣 is the substance left behind after evaporation, distillation or filtration.
  • A filtrate 滤液 is the liquid that has passed through a filter.
日本語

器具

各測定に対応する器具を知っている必要があります:

測定項目 器具
時間 ストップウォッチ
温度 温度計
質量 天秤
体積(精密) ビュレット または 容積ピペット
体積(おおよそ) 量筒
気体の体積 ガスピレット

重要用語

これらの用語は実習化学全体で使用されます:

  • 溶媒とは、溶質を溶解させる物質のことです。
  • 溶質とは、溶媒に溶解する物質のことです。
  • 溶液とは、溶媒に1つ以上の溶質が溶解した混合物のことです。
  • 飽和溶液とは、特定の温度において最大量の溶質が溶解している状態の溶液です。
  • 残渣とは、蒸発、蒸留またはろ過後に残る物質のことです。
  • 濾液とは、フィルターを通過した液体のことです。
Explore · ⁨探索⁩

Experiment design route · ⁨実験設計の手順⁩

Follow a fair test from question to reliable conclusion. · ⁨質問から信頼できる結論まで、公平なテストに従う。⁩

12.2

Acid–base titrations · ⁨酸塩基滴定⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Describe an acid–base titration to include the use of a: (a) burette (b) volumetric pipette (c) suitable indicator
2 Describe how to identify the end-point of a titration using an indicator
日本語
コア サプリメント
1 酸塩基滴定を説明し、以下の使用を含める:(a) メスシリンダー (b) メスピペット (c) 適切な指示薬
2 指示薬を用いて滴定の終了点を特定する方法を説明する

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English
Titration curve and equivalence point

A titration 滴定 finds the exact volume of one solution that reacts with another.

  • Use a volumetric pipette to measure a fixed volume of one solution into a flask.
  • Add a few drops of a suitable indicator 指示剂.
  • Add the other solution from a burette, slowly, until the colour just changes.

The end-point 终点 is the moment the indicator changes colour, which shows the reaction is exactly complete. You read the burette to find the volume added.

日本語
滴定曲線と等量点

滴定法は、ある溶液と正確に反応するもう一つの溶液の体積を求める手法です。

  • 容積ピペットを使用して、固定された体積の溶液をフラスコに測り取ります。
  • 適当な指示薬の数滴を加えます。
  • ビュレットから別の溶液をゆっくりと加え、色がちょうど変わるまで続けます。

指示薬の色が変わった瞬間を終点と呼び、これは反応が正確に完了したことを示します。ビュレットの目盛りを読んで加えた体積を確認します。

白いタイルの上に置かれた溶液と指示薬が入ったコニカルフラスコの上部にクランプで固定された溶液入りビュレット
溶液をビュレットからフラスコへ流し、指示薬がちょうど色が変わる(終点)まで行います
実際の滴定装置:オレンジ色の指示薬溶液を含むコニカルフラスコの上にあるビュレット
実際の滴定:ビュレットからの溶液をフラスコに加えていくと、指示薬がオレンジ色に変わります
Explore · ⁨探索⁩

Acid–base titrations · ⁨酸塩基滴定⁩

pH jumps at the equivalence point · ⁨等量点でpHが跳ね上がる⁩

Track the pH as base is added — it leaps through neutral at the equivalence point. · ⁨塩基を添加するにつれてpHを追跡する — 等量点で中性を急激に通過する。⁩

Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
English 日本語
titration/taɪˈtreɪʃn/ 滴定
indicator/ˈɪndɪkeɪtə/ 指示薬
end-point/end pɔɪnt/ 終了点
Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
12.3

Chromatography · ⁨クロマトグラフィー⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble coloured substances, using a suitable solvent 3 Describe how paper chromatography is used to separate mixtures of soluble colourless substances, using a suitable solvent and a locating agent Knowledge of specific locating agents is not required
2 Interpret simple chromatograms to identify: (a) unknown substances by comparison with known substances (b) pure and impure substances 4 State and use the equation for $R_{\text{f}}$:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$
日本語
コア サプリメント
1 適切な溶媒を用いて、紙クロマトグラフィーが可溶性有色物質の混合物を分離するためにどのように用いられるかを記述せよ 3 適切な溶媒および検出剤を用いて、紙クロマトグラフィーが可溶性無色物質の混合物を分離するためにどのように用いられるかを記述せよ。特定の検出剤に関する知識は不要
2 単純なクロマトグラムを解釈して識別せよ:(a) 既知物質と比較して未知物質 (b) 純物質および不純物 4 $R_{\text{f}}$ の方程式を述べ、使用せよ:
$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance travelled by substance}}{\text{distance travelled by solvent}}$$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

Paper chromatography 纸色谱法 separates a mixture of soluble substances. You put a spot of the mixture near the bottom of the paper, then stand the paper in a solvent. As the solvent rises up the paper, the substances move different distances, so they separate.

  • For coloured substances you can see the spots directly.
  • For colourless substances you must spray a locating agent 显色剂 to make the spots show up.

The finished paper is a chromatogram 色谱图. You can use it to:

  • identify an unknown substance by comparing it with known substances;
  • tell if a substance is pure (a pure substance gives only one spot).

You can also calculate the $R_{\text{f}}$ value of a spot:

$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$

Worked example. On a chromatogram the solvent front has risen 8.0 cm from the baseline, and a spot has moved 6.0 cm. Find its $R_{\text{f}}$ value.

$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$

Both distances are measured from the baseline (the pencil line), and the spot's distance is taken to the centre of the spot. An $R_{\text{f}}$ has no unit, and it is always less than 1, because a spot can never travel further than the solvent carrying it - an answer above 1 means the two distances have been divided the wrong way round.

日本語

紙クロマトグラフィーは、可溶性物質の混合物を分離するために用いられます。紙の下部付近に混合物のスポットを置き、それを溶媒に浸します。溶媒が紙を上昇するにつれて、各物質が異なる距離を移動するため、分離されます。

溶媒に浸されたクロマトグラフィー紙:ベースライン上の混合物が溶媒前線より下で異なる高さにスポットとして分離しています
溶媒が上昇するにつれ、物質は異なる距離を進んで分離します;$R_f$はスポット距離($a$)を溶媒移動距離($b$)で割った値です
実際のクロマトグラフィー紙:各色スポットがストリップの異なる高さに上がっています
実際のクロマトグラムでは、混合物中の各物質が異なる距離だけ上昇し、それぞれ独立した色のスポットを残します
  • 有色物質については、スポットを直接確認できます。
  • 無色物質については、スポットを可視化するために**現像剤(ロケーティング・エージェント)**をスプレーする必要があります。

完成した紙はクロマトグラムです。これを使って:

  • 既知の物質と比較して、未知の物質を同定する;
  • 物質が純物かどうかを調べる(純物は1つのスポットのみを示す)。

スポットの $R_{\text{f}}$ 値も計算できます:

$$R_{\text{f}} = \frac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$$

** worked example.** クロマトグラムにおいて、溶媒前線がベースラインから8.0 cm上昇し、あるスポットが6.0 cm移動しました。その $R_{\text{f}}$ 値を求めよ。

$$R_{\text{f}} = \frac{6.0}{8.0} = 0.75$$

両方の距離はベースライン(鉛筆で引いた線)から測り、スポットの距離はスポットの中心までとする。$R_{\text{f}}$ に単位はなく、常に1未満である。なぜなら、スポットはそれを運ぶ溶媒より遠くへ移動できないからであり、答えが1を超えれば、2つの距離の割り算の順序が逆になっていることを意味する。

Explore · ⁨探索⁩

Chromatography route · ⁨クロマトグラフィーの手順⁩

Watch a mixture separate as the solvent front moves. · ⁨溶媒前線が移動するにつれて混合物が分離する様子を見る。⁩

Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
English 日本語
stop-watch/stɒp wɒtʃ/ ストップウォッチ
thermometer/θɜːˈmɒmɪtə/ 温度計
balance/ˈbæləns/ バランス
burette/bjʊəˈret/ ビュレット
volumetric pipette/ˌvɒljuːˈmetrɪk pɪˈpet/ 量管
measuring cylinder/ˈmeʒərɪŋ ˈsɪlɪndə/ メジャーリングカップ
gas syringe/ɡæs sɪˈrɪndʒ/ ガスシリンジ
solvent/ˈsɒlvənt/ 溶媒
solute/ˈsɒljuːt/ 溶質
solution/səˈluːʃn/ 溶液
saturated solution/ˈsætʃəreɪtɪd səˈluːʃn/ 飽和溶液
residue/ˈresɪdjuː/ 残渣
filtrate/ˈfɪltreɪt/ 濾過液
paper chromatography/ˈpeɪpə krəʊməˈtɒɡrəfi/ 紙クロマトグラフィー
locating agent/ləʊˈkeɪtɪŋ ˈeɪdʒənt/ 検出剤
chromatogram/krəʊˈmætəɡræm/ クロマトグラム
Watch lesson · ⁨レッスンを視聴⁩
12.4

Separation and purification · ⁨分離と精製⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Describe and explain methods of separation and purification using: (a) a suitable solvent (b) filtration (c) crystallisation (d) simple distillation (e) fractional distillation
2 Suggest suitable separation and purification techniques, given information about the substances involved
3 Identify substances and assess their purity using melting point and boiling point information
日本語
コア サプリメント
1 以下の方法を用いた分離および精製の方法を説明・解説する:(a) 適切な溶媒 (b) ろ过 (c) 結晶化 (d) 単一蒸留 (e) 分餾
2 関わる物質に関する情報を与え、適切な分離および精製技術を提案する
3 融点および沸点の情報を用いて物質を同定し、純度を評価する

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

You choose a method based on the mixture:

Method Used to separate
dissolving in a suitable solvent, then filtration 过滤 an insoluble solid from a liquid
crystallisation 结晶 a soluble solid from its solution
simple distillation 蒸馏 a solvent (the liquid) from a solution
fractional distillation 分馏 two or more liquids with different boiling points

You can check the purity of a substance using its melting point 熔点 and boiling point 沸点: a pure substance melts and boils at sharp, fixed temperatures, while impurities lower the melting point and raise the boiling point.

日本語

混合物に基づいて方法を選択する:

方法 分離対象
適切な溶媒での溶解後、ろ過 液体からの不溶性固体
結晶化 溶液からの可溶性固体
蒸留 溶液からの溶媒(液体)
分餾 異なる沸点を持つ2つ以上の液体
フィルターペーパーで内張られたろ紙漏斗が不溶性残渣を捕集し、ろ液が下のビーカーに滴り落ちる様子
ろ過: 不溶性固体はフィルターペーパー上に残り(残渣)、液体は通過する(ろ液)
溶液が入った加熱フラスコ、温度計、水冷凝縮管、および蒸留液を収容するビーカー
蒸留: 溶媒が蒸発し、凝縮管によって再び液体に戻され、純粋な蒸留液が収容される
蒸留と同様だが、ガラスビーズ入りの分餾カラムとカラム上部の温度計があるもの
分餾には分餾カラムを使用するため、沸点の異なる液体が明確に分離されます

物質の純度は融点や沸点を用いて確認できる:純物は鋭利で一定の温度で融解・沸騰するのに対し、不純物は融点を下げ、沸点を上げる。

Explore · ⁨探索⁩

Separation method lab · ⁨分離手法の実験⁩

Choose the method that matches the mixture. · ⁨混合物に合う方法を選んでください。⁩

Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
English 日本語
filtration/fɪlˈtreɪʃn/ ろ過
crystallisation/ˌkrɪstəlaɪˈzeɪʃn/ 結晶化
simple distillation/ˈsɪmpl dɪstɪˈleɪʃn/ 単一蒸留
fractional distillation/ˈfrækʃənl dɪstɪˈleɪʃn/ 分餾
melting point/ˈmeltɪŋ pɔɪnt/ 融点
boiling point/ˈbɔɪlɪŋ pɔɪnt/ 沸点
anion/ˈænaɪən/ アニオン
carbonate/ˈkɑːbəneɪt/ 炭酸塩
carbon dioxide/ˈkɑːbən daɪˈɒksaɪd/ 二酸化炭素
chloride/ˈklɔːraɪd/ 塩化物
nitric acid/ˈnaɪtrɪk ˈæsɪd/ 硝酸
silver nitrate/ˈsɪlvə ˈnaɪtreɪt/ 硝酸銀
bromide/ˈbrəʊmaɪd/ 臭化物
iodide/ˈaɪədaɪd/ ヨウ化物
nitrate/ˈnaɪtreɪt/ 窒素酸
aluminium/ˌæljʊˈmɪnɪəm/ アルミニウム
sodium hydroxide/ˈsəʊdɪəm haɪˈdrɒksaɪd/ 水酸化ナトリウム
ammonia/æˈməʊnɪə/ アンモニア
sulfate/ˈsʌlfeɪt/ 硫酸塩
barium nitrate/ˈbeərɪəm ˈnaɪtreɪt/ 硝酸バリウム
sulfite/ˈsʌlfaɪt/ 亜硫酸塩
potassium manganate(VII)/pəˈtæsɪəm ˈmæŋɡəneɪt/ 高マンガン酸カリウム
cation/ˈkætaɪən/ カチオン
12.5

Identifying ions and gases · ⁨イオンとガスの同定⁩

Syllabus · ⁨シラバス⁩
English
Core Supplement
1 Describe tests to identify the anions: (a) carbonate, $\text{CO}_3^{2-}$, by reaction with dilute acid and then testing for carbon dioxide gas (b) chloride, $\text{Cl}^-$, bromide, $\text{Br}^-$, and iodide, $\text{I}^-$, by acidifying with dilute nitric acid then adding aqueous silver nitrate (c) nitrate, $\text{NO}_3^-$, reduction with aluminium foil and aqueous sodium hydroxide and then testing for ammonia gas (d) sulfate, $\text{SO}_4^{2-}$, by acidifying with dilute nitric acid and then adding aqueous barium nitrate (e) sulfite, $\text{SO}_3^{2-}$, by reaction with acidified aqueous potassium manganate(VII)
2 Describe tests using aqueous sodium hydroxide and aqueous ammonia to identify the aqueous cations: (a) aluminium, $Al^{3+}$ (b) ammonium, $NH_4^+$ (c) calcium, $Ca^{2+}$ (d) chromium(III), $Cr^{3+}$ (e) copper(II), $Cu^{2+}$ (f) iron(II), $Fe^{2+}$ (g) iron(III), $Fe^{3+}$ (h) zinc, $Zn^{2+}$
3 Describe tests to identify the gases: (a) ammonia, $NH_3$, using damp red litmus paper (b) carbon dioxide, $CO_2$, using limewater (c) chlorine, $Cl_2$, using damp litmus paper (d) hydrogen, $H_2$, using a lighted splint (e) oxygen, $O_2$, using a glowing splint (f) sulfur dioxide, $SO_2$, using acidified aqueous potassium manganate(VII)
4 Describe the use of a flame test to identify the cations: (a) lithium, $Li^+$ (b) sodium, $Na^+$ (c) potassium, $K^+$ (d) calcium, $Ca^{2+}$ (e) barium, $Ba^{2+}$ (f) copper(II), $Cu^{2+}$
日本語
コア サプリメント
1 陰イオンの識別試験を記述せよ:(a) カルボネート、$\text{CO}_3^{2-}$、希酸との反応後、二酸化炭素ガスのテスト (b) クロライド、$\text{Cl}^-$、ブロマイド、$\text{Br}^-$、ヨウ化物、$\text{I}^-$、希硝酸で酸性化した後、水溶液硝酸銀の添加 (c) ナイトレート、$\text{NO}_3^-$、アルミウム箔および水溶液水酸化ナトリウムによる還元後、アンモニアガスのテスト (d) スルフェート、$\text{SO}_4^{2-}$、希硝酸で酸性化した後、水溶液硝酸バリウムの添加 (e) スルファイト、$\text{SO}_3^{2-}$、酸性水溶液マンガン(VII)酸カリウムとの反応
2 水溶液水酸化ナトリウムおよび水溶液アンモニアを用いて水溶液陽イオンの識別試験を記述せよ:(a) アルミニウム、$Al^{3+}$ (b) アンモニウム、$NH_4^+$ (c) カルシウム、$Ca^{2+}$ (d) クロム(III)、$Cr^{3+}$ (e) 銅(II)、$Cu^{2+}$ (f) 鉄(II)、$Fe^{2+}$ (g) 鉄(III)、$Fe^{3+}$ (h) 亜鉛、$Zn^{2+}$
3 以下のガスを同定するためのテストを説明せよ: (a) アンモニア, $NH_3$(湿潤赤リトマス紙を用いる) (b) 二酸化炭素, $CO_2$(石灰水を用いる) (c)塩素, $Cl_2$(湿潤リトマス紙を用いる) (d) 水素, $H_2$(燃えさし棒を用いる) (e) 酸素, $O_2$(発光する燃えさし棒を用いる) (f) 二酸化硫黄, $SO_2$(酸性化された高マンガン酸カリウム(VII)水溶液を用いる)
4 炎色反応を用いて以下の陽イオンを同定する方法を説明せよ: (a) リチウム, $Li^+$ (b) ナトリウム, $Na^+$ (c) カリウム, $K^+$ (d) カルシウム, $Ca^{2+}$ (e) バリウム, $Ba^{2+}$ (f) 銅(II), $Cu^{2+}$

Source: Cambridge International syllabus · ⁨出典: Cambridge International シラバス⁩

English

Tests for anions

An anion 阴离子 is a negative ion.

Anion Test Result
carbonate 碳酸盐 ($\text{CO}_3^{2-}$) add dilute acid fizzes; the gas turns limewater milky (carbon dioxide 二氧化碳)
chloride 氯化物 ($\text{Cl}^-$) add dilute nitric acid 硝酸, then silver nitrate 硝酸银 white precipitate
bromide 溴化物 ($\text{Br}^-$) add dilute nitric acid, then silver nitrate cream precipitate
iodide 碘化物 ($\text{I}^-$) add dilute nitric acid, then silver nitrate yellow precipitate
nitrate 硝酸盐 ($\text{NO}_3^-$) add aluminium 铝 foil and sodium hydroxide 氢氧化钠, warm ammonia 氨气 gas given off
sulfate 硫酸盐 ($\text{SO}_4^{2-}$) add dilute nitric acid, then barium nitrate 硝酸钡 white precipitate
sulfite 亚硫酸盐 ($\text{SO}_3^{2-}$) add acidified potassium manganate(VII) 高锰酸钾 purple colour fades

Tests for cations

A cation 阳离子 is a positive ion. Add aqueous sodium hydroxide, or aqueous ammonia, and look at the precipitate 沉淀 formed.

Cation With sodium hydroxide With aqueous ammonia
aluminium ($\text{Al}^{3+}$) white, dissolves in excess white, stays
ammonium 铵 ($\text{NH}_4^+$) ammonia gas when warmed —
calcium 钙 ($\text{Ca}^{2+}$) white, stays no precipitate
chromium(III) 铬 ($\text{Cr}^{3+}$) green, dissolves in excess green, stays
copper(II) 铜 ($\text{Cu}^{2+}$) light blue, stays light blue, dissolves to deep blue
iron(II) 铁 ($\text{Fe}^{2+}$) green, stays green, stays
iron(III) ($\text{Fe}^{3+}$) red-brown, stays red-brown, stays
zinc 锌 ($\text{Zn}^{2+}$) white, dissolves in excess white, dissolves in excess

Tests for gases

Gas Test Result
ammonia ($\text{NH}_3$) damp red litmus 石蕊 paper turns blue
carbon dioxide ($\text{CO}_2$) bubble through limewater 石灰水 turns milky
chlorine 氯气 ($\text{Cl}_2$) damp litmus paper bleached white
hydrogen 氢气 ($\text{H}_2$) a lighted splint burns with a squeaky pop
oxygen 氧气 ($\text{O}_2$) a glowing splint relights
sulfur dioxide ($\text{SO}_2$) acidified potassium manganate(VII) purple colour fades

Flame tests

A flame test 焰色试验 identifies some metal cations by the colour they give to a flame:

Cation Flame colour
lithium 锂 ($\text{Li}^+$) red
sodium 钠 ($\text{Na}^+$) yellow
potassium 钾 ($\text{K}^+$) lilac (purple)
calcium ($\text{Ca}^{2+}$) orange-red
barium 钡 ($\text{Ba}^{2+}$) light green
copper(II) ($\text{Cu}^{2+}$) blue-green
日本語

陰イオンの検出

陰イオンとは負の電荷を持つイオンである。

陰イオン 試験 結果
炭酸塩 ($\text{CO}_3^{2-}$) 希酸を加える 泡立ち;気体が石灰水を白濁させる (二酸化炭素)
塩化物 ($\text{Cl}^-$) 希硝酸を加えた後、硝酸銀を加える 白色沈殿
臭化物 ($\text{Br}^-$) 希硝酸を加えた後、硝酸銀を加える 乳白色沈殿
ヨウ化物 ($\text{I}^-$) 希硝酸を加えた後、硝酸銀を加える 黄色沈殿
硝酸塩 ($\text{NO}_3^-$) アルミニウム箔と水酸化ナトリウムを加え、温める アンモニアガスが発生
硫酸塩 ($\text{SO}_4^{2-}$) 希硝酸を加えた後、硝酸バリウムを加える 白色沈殿
亜硫酸塩 ($\text{SO}_3^{2-}$) 酸性化したパーガンガン酸カリウム(VII) を加える 紫色が消える

陽イオンの検出

陽イオンとは正の電荷を持つイオンである。水溶液の水酸化ナトリウムまたは水溶液のアンモニアを加え、生成した沈殿を見る。

滴管が試験管内の溶液に水酸化ナトリウムを加え、底部に有色沈殿を形成する様子
水酸化ナトリウムを加えると、一部の金属イオンで有色沈殿ができます
陽イオン 水酸化ナトリウム添加時 水溶液のアンモニア添加時
アルミウム ($\text{Al}^{3+}$) 白色、過剰量で溶解 白色、残る
アンモニウム ($\text{NH}_4^+$) 温めるとアンモニアガス —
カルシウム ($\text{Ca}^{2+}$) 白色、残る 沈殿なし
クロム(III) ($\text{Cr}^{3+}$) 緑色、過剰量で溶解 緑色、残る
銅(II) ($\text{Cu}^{2+}$) 薄青、残る 薄青、溶解して深青色になる
鉄(II) ($\text{Fe}^{2+}$) 緑色、残る 緑色、残る
鉄(III) ($\text{Fe}^{3+}$) 赤茶、残る 赤茶、残る
亜鉛 ($\text{Zn}^{2+}$) 白色、過剰量で溶解 白色、過剰量で溶解

ガスの検出

ガス 試験 結果
アンモニア ($\text{NH}_3$) 湿らせた赤リトマス紙 青色に変化する
二酸化炭素 ($\text{CO}_2$) 石灰水に通す 白濁する
塩素 ($\text{Cl}_2$) 湿らせたリトマス紙 漂白されて白色になる
水素 ($\text{H}_2$) 点火したマッチ棒 「ピッ」という音を立てて燃焼する
酸素 ($\text{O}_2$) 余熱のあるマッチ棒 再燃する
二酸化硫黄 ($\text{SO}_2$) 酸性化したパーガンガン酸カリウム(VII) 紫色が消える
2本の試験管: 水素には点火したマッチ棒で「ピッ」という音がし、酸素には余熱のあるマッチ棒が再燃する様子
ガスの試験:水素はピッと鳴り、酸素は燃えかかった木片を再点火させます

炎色反応

炎色反応は、金属陽イオンが炎に与える色によって特定のものを同定する:

ブーセンバーナーの炎で試料を持つ清浄なワイヤーが、有色の炎を生む様子
炎色反応:金属イオンが炎に色を与えます
陽イオン 炎の色
リチウム ($\text{Li}^+$) 赤
ナトリウム ($\text{Na}^+$) 黄色
カリウム ($\text{K}^+$) ラベンダー(紫)
カルシウム ($\text{Ca}^{2+}$) 橙赤
バリウム ($\text{Ba}^{2+}$) 薄緑
銅(II) ($\text{Cu}^{2+}$) 青緑
Explore · ⁨探索⁩

Ion and gas test lab · ⁨イオンとガス試験の実験⁩

Match test observations to the ion or gas present. · ⁨試験の結果观察を存在するイオンまたはガスに一致させよ。⁩

Vocabulary · ⁨語彙⁩ Train · ⁨練習する⁩
English 日本語
precipitate/prɪˈsɪpɪteɪt/ 沈殿物
ammonium/æˈməʊnɪəm/ アンモニウム
calcium/ˈkælsɪəm/ カルシウム
chromium/ˈkrəʊmɪəm/ クロム
copper/ˈkɒpə/ 銅
iron/ˈaɪən/ 鉄
zinc/zɪŋk/ 亜鉛
litmus/ˈlɪtməs/ リトマス試薬
limewater/ˈlaɪmwɔːtə/ 石灰水
chlorine/ˈklɔːriːn/ 塩素
hydrogen/ˈhaɪdrədʒn/ 水素
oxygen/ˈɒksɪdʒn/ 酸素
flame test/fleɪm test/ 炎色反応
lithium/ˈlɪθɪəm/ リチウム
sodium/ˈsəʊdɪəm/ ナトリウム
potassium/pəˈtæsɪəm/ カリウム
barium/ˈbeərɪəm/ バリウム
12.5

Exam tips · ⁨試験対策⁩

English
  • Pick apparatus by the measurement: a burette or pipette for accurate volumes, a measuring cylinder for a rough volume, a gas syringe for a gas volume, a balance for mass.
  • $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$, so it is always less than 1. A pure substance gives a single spot.
  • Learn the anion tests: a carbonate fizzes and the gas turns limewater milky; halides with silver nitrate give a chloride white, bromide cream, iodide yellow precipitate; a sulfate gives a white precipitate with barium nitrate.
  • Learn the gas tests: hydrogen gives a squeaky pop, oxygen relights a glowing splint, carbon dioxide turns limewater milky, chlorine bleaches damp litmus, ammonia turns damp red litmus blue.
  • For cations, add sodium hydroxide and read the precipitate colour: copper(II) light blue, iron(II) green, iron(III) red-brown.
日本語
  • 測定に応じて器具を選ぶ: 正確な体積にはメレットやピペット、おおよその体積には目盛り付きコップ、気体の体積にはガスシリンジ、質量には天秤。
  • $R_f = \dfrac{\text{distance moved by the substance}}{\text{distance moved by the solvent}}$であるため、常に1より小さいです。純粋な物質は単一のスポットを与えます。
  • 陰イオンの検出法を覚える: 炭酸塩は泡立ち、気体が石灰水を白濁させる;ハロゲン化物は硝酸銀で、塩化物白色、臭化物乳白色、ヨウ化物黄色の沈殿を与える;硫酸塩は硝酸バリウムで白色沈殿を与える。
  • 気体テストを学ぼう:水素はピシッという音を立て、酸素は燃えかかった木片を再点火させ、二酸化炭素は石灰水を白く濁らせ、塩素は湿ったリトマス紙を漂白し、アンモニアは湿った赤色リトマス紙を青色に変える。
  • カチオンについては、水酸化ナトリウムを加えて沈殿の色を確認する:銅(II)は薄い青、鉄(II)は緑、鉄(III)は赤茶色。

Interactive lessons on this topic · ⁨このトピックのインタラクティブ授業⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨一歩ずつ進め、即時チェック付きの問題で学習します。⁩

Past Papers · ⁨過去問⁩

More topics in IGCSE Chemistry · ⁨IGCSE 化学⁩ · ⁨IGCSE Chemistry · ⁨IGCSE 化学⁩ の他のトピック⁩

Log in or create account · ⁨ログインまたはアカウント作成⁩

IGCSE, A-Level & AP