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二酸化炭素CO₂の作り方（調製方法）
１　実験室で二酸化炭素CO₂を作るには，大理石（方解石，石灰石，炭酸カルシウムCaCO₃）に希塩酸HClを滴下します（実験装置）．
２　捕集するときは，空気と完全に置換するように集気ビンなどの底までガラス管を入れて，下方置換で捕集します．捕集量が分かりやすいように，水上置換で捕集することも考えられます（実験装置）．
３　その他，重曹（炭酸水素ナトリウムNaHCO₃），炭酸マグネシウムMgCO₃などの固体を加熱しても二酸化炭素CO₂が生じます．

(1)　CaCO₃ + 2H⁺ + 2Cl^- → Ca²⁺ + 2Cl^- + H₂O + CO₂↑，　　(2)　2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑，　MgCO₃ → MgO + CO₂↑

石灰水Ca(OH)₂の作り方（調製方法）
１　石灰水を作るには，消石灰（水酸化カルシウムCa(OH)₂）を水に加えてかき混ぜます．
２　消石灰（水酸化カルシウム）は水に溶け難いので白く濁ります．そこで，充分に放置した後に，透明な上澄み液を使用します．
３　必要ならば，試薬名，作成日，作成者などを書いたラベルを付けましょう．

注意事項
　塩酸HClや石灰水Ca(OH)₂が目に入ったり，皮膚についたら直ぐに水で洗い流しましょう．
　石灰水は保存中に空気中の二酸化炭素CO₂を吸収するので注意しましょう．

二酸化炭素CO₂の化学的性質
　二酸化炭素CO₂は無色・無臭で毒性はありませんが，高濃度になると酸素不足で窒息死します．二酸化炭素の圧力が１atmのとき水100mLに０℃で172mL，20℃で94mL，40℃で61mL，60℃で45mLほど溶けます．また，5.2atmで液化します．固体（ドライアイス）は-78.5℃で昇華します（融点は-56.6℃）．
　二酸化炭素は人間の呼気にも含まれており，石灰水（水酸化カルシウムCa(OH)₂水溶液）に吹き込むと炭酸カルシウムCaCO₃を生じて白く濁ります．さらに多量の二酸化炭素を吹き込むと，水に溶けやすい炭酸水素カルシウムCa(HCO₃)₂を生じて透明になります．これを煮沸すれば二酸化炭素を放出して，再び炭酸カルシウムを生じて白く濁ります．

(3)　Ca²⁺ + 2OH^- + CO₂ → H₂O + CaCO₃↓，　　(4)　CaCO₃ + CO₂ + H₂O ⇔ Ca²⁺ + 2HCO₃^-

二酸化炭素CO₂の発生の計算方法
　反応前の希塩酸（塩化水素HClの水溶液）の密度をDs₁(g/mL)，質量百分率濃度をWp₁(%)，モル濃度をCm₁(mol/L)，体積をVo₁(mL)，それに溶けている塩化水素の質量をWt₁(g)，物質量をMo₁(mol)，式量（モル質量）をFw₁(g/mol)とします．さらに，反応前の石灰石（炭酸カルシウムCaCO₃）の質量をWt₂(g)，物質量をMo₂(mol)，式量（モル質量）をFw₂(g/mol)とすると，次式のような関係があります．これらの式と既知の値を用いて未知の値を求めることができます．

　　Wt₁＝Vo₁Ds₁Wp₁／100，　Mo₁＝Wt₁／Fw₁，　Cm₁＝1000Mo₁／Vo₁，　Mo₂＝Wt₂／Fw₂

　反応後の二酸化炭素CO₂の溶解残存量（物質量mol）は，塩酸HClの物質量(mol)の１／２，石灰石CaCO₃の物質量(mol)，および二酸化炭素の飽和濃度（0.0339mol/L）から求めた物質量(mol)のうち，最も小さい値を採用します．二酸化炭素の溶解残存量の質量百分率濃度をWp₃(%)，モル濃度をCm₃(mol/L)，溶けている二酸化炭素の量を気体の体積に換算した値をVo₃(mL)，質量をWt₃(g)，物質量をMo₃(mol)，式量（モル質量）をFw₃(g/mol)とすると，次式のような関係があります．

　　Mo₃≦Mo₁／2，　Mo₃≦Mo₂，　Mo₃≦0.0339mol/L・Vo₁／1000　　ここで 0.0339mol/L は二酸化炭素（１atm）の水中の飽和濃度

　　Cm₃＝1000Mo₃／Vo₁，　Wt₃＝Mo₃Fw₃，　Vo₃＝Mo₃・22400・298／273，　Wp₃＝100Wt₃／(Vo₁・Ds₁)

　二酸化炭素CO₂の気体発生量（物質量mol）は，塩酸HClの物質量(mol)の１／２と石灰石CaCO₃の物質量(mol)のうち小さいほうの値と二酸化炭素の溶解残存量（物質量mol）の差として求めます．気体として発生する二酸化炭素の体積をVo₄(mL)，質量をWt₄(g)，物質量をMo₄(mol)とすると，次式のような関係があります．

　　Mo₄＝Mo₁／2-Mo₃≧0，　Mo₄＝Mo₂-Mo₃≧0，　Wt₄＝Mo₄Fw₃，　Vo₄＝Mo₄・22400・298／273

　二酸化炭素CO₂に関する計算値（特に使用可能量）は単なる目安です．発生に時間がかかり実験中に発生が終了するとは限らないため，塩酸（石灰石）の容器などの中の空気を置換するために損失がでるためです．水上置換を想定して，下の表の方法で二酸化炭素の損失量を見積もっています．しかし，実験器具などの関係で実際と異なる場合には，損失係数Lsと容器呼称（目安容積，最大目盛）Vo_Fおよび許容注入率（＝塩酸の体積／容器呼称）Pgを変更することによってご自分で見積もり直して下さい．さらに，二酸化炭素の使用可能量（目安）の体積をVo₅(mL)，質量をWt₅(g)，物質量をMo₅(mol)とすると，次式のような関係があります．

表　二酸化炭素CO₂の損失量の見積り方法

塩酸（石灰石）の容器呼称 （目安容積，最大目盛）VoF(mL)	塩酸の体積Vo1(mL)	損失量の見積もりVoL(mL)
100mL	VoF・Pg (mL)以下 　初期値Pg＝0.8	損失係数（1.3・容器呼称−塩酸体積） 　　VoL＝Ls（1.3VoF−Vo1） 損失係数の初期値Ls＝1.0
200mL
250mL
300mL
500mL
1000mL
2000mL
3000mL
5000mL

　　Vo₅＝Vo₄-Vo_L，　Mo₅＝Vo₅・273／(22400・298)，　Wt₅＝Mo₅Fw₃

炭酸カルシウムCaCO₃の沈殿と炭酸水素カルシウムCa(HCO₃)₂の溶解の計算方法
　反応前の石灰水（水酸化カルシウムCa(OH)₂の水溶液，密度は1.00g/mLと仮定）の希釈倍率をDt₆，希釈後の石灰水の質量百分率濃度をWp₆(%)，モル濃度をCm₆(mol/L)，体積をVo₆(mL)，それに溶けている水酸化カルシウムの質量をWt₆(g)，物質量をMo₆(mol)，式量（モル質量）をFw₆(g/mol)とします．さらに，反応前の気体の二酸化炭素CO₂の体積をVo₇(mL)，質量をWt₇(g)，物質量をMo₇(mol)とすると，次式のような関係があります．これらの式と既知の値を用いて未知の値を求めることができます．

　　Dt₆≧１　ここで １ は希釈しない飽和溶液，　Cm₆＝0.0229mol/L／Dt₆　　ここで 0.0229mol/L は水酸化カルシウムの水中の飽和濃度

　　Mo₆＝Cm₆Vo₆／1000，　Wt₆＝Mo₆Fw₆，　Wp₆＝100Wt₆／Vo₆，　Mo₇＝Vo₇・273／(22400・298)，　Wt₇＝Mo₇Fw₃

　物質量(mol)で比較して，二酸化炭素CO₂を水酸化カルシウムCa(OH)₂の２倍以上通じれば，途中で生じた炭酸カルシウムCaCO₃の沈殿は全て炭酸水素カルシウムCa(HCO₃)₂に変化して溶解します．ただし，この場合には二酸化炭素がそのまま空気中に出ていったりせず，完全に反応すると仮定しています．炭酸カルシウムも飽和濃度までは水に溶解します．反応後に水に溶けている炭酸カルシウム（水溶液，密度は1.00g/mLと仮定）の質量百分率濃度をWp₈(%)，モル濃度をCm₈(mol/L)，体積をVo₈(mL)，それに溶けている炭酸カルシウムの質量をWt₈(g)，物質量をMo₈(mol)，式量（モル質量）をFw₈(g/mol)とします．また，反応後の炭酸カルシウムの沈殿の質量をWt₉(g)，物質量をMo₉(mol)とします．さらに，反応後の炭酸水素カルシウム水溶液（密度は1.00g/mLと仮定）の質量百分率濃度をWp₁₀(%)，モル濃度をCm₁₀(mol/L)，体積をVo₁₀(mL)，それに溶けている炭酸水素カルシウムの質量をWt₁₀(g)，物質量をMo₁₀(mol)，式量（モル質量）をFw₁₀(g/mol)とすると，次式のような関係があります．

2Mo₆≦Mo₇　のとき

　　Vo₁₀＝Vo₆，　Mo₁₀＝Mo₆，　Wt₁₀＝Mo₁₀Fw₁₀，　Cm₁₀＝1000Mo₁₀／Vo₁₀，　Wp₁₀＝100Wt₁₀／Vo₁₀

　　Vo₈＝Vo₆，　Mo₈＝0，　Wt₈＝0，　Cm₈＝0，　Wp₈＝0，　Mo₉＝0，　Wt₉＝0

　物質量(mol)で比較して，二酸化炭素CO₂を水酸化カルシウムCa(OH)₂の１倍以上〜２倍未満通じれば，途中で生じた炭酸カルシウムCaCO₃の沈殿の一部が炭酸水素カルシウムCa(HCO₃)₂に変化して溶解します．残った炭酸カルシウムの量が飽和濃度（溶解度）未満ならば，これも溶解しています（沈殿の消滅）．溶解している炭酸カルシウムの物質量(mol)は，水酸化カルシウムと炭酸水素カルシウムの物質量(mol)の差および炭酸カルシウムの飽和濃度から求めた物質量(mol)のうち小さいほうを採用します．

Mo₆≦Mo₇＜2Mo₆　のとき

　　Vo₁₀＝Vo₆，　Mo₁₀＝Mo₇-Mo₆，　Wt₁₀＝Mo₁₀Fw₁₀，　Cm₁₀＝1000Mo₁₀／Vo₁₀，　Wp₁₀＝100Wt₁₀／Vo₁₀

　　Vo₈＝Vo₆，　Mo₈≦Mo₆-Mo₁₀，　Mo₈≦0.0082mol/L・Vo₈／1000
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ここで 0.0082mol/L は，二酸化炭素の圧力が１atmのときの炭酸カルシウムの水中の飽和濃度

　　Wt₈＝Mo₈Fw₈，　Cm₈＝1000Mo₈／Vo₈，　Wp₈＝100Wt₈／Vo₈，　Mo₉＝Mo₆-Mo₈-Mo₁₀，　Wt₉＝Mo₉Fw₈

　物質量(mol)で比較して，二酸化炭素CO₂を水酸化カルシウムCa(OH)₂より少なく通じれば，炭酸水素カルシウムCa(HCO₃)₂は生じません．生じた炭酸カルシウムの量が飽和濃度（溶解度）未満ならば，これも溶解しています（沈殿が生じません）．溶解している炭酸カルシウムの物質量(mol)は，二酸化炭素の物質量(mol)および炭酸カルシウムの飽和濃度から求めた物質量(mol)のうち小さいほうを採用します．

Mo₇＜Mo₆　のとき

　　Vo₁₀＝Vo₆，　Mo₁₀＝0，　Wt₁₀＝0，　Cm₁₀＝0，　Wp₁₀＝0

　　Vo₈＝Vo₆，　Mo₈≦Mo₇，　Mo₈≦0.0082mol/L・Vo₈／1000，　Wt₈＝Mo₈Fw₈，　Cm₈＝1000Mo₈／Vo₈，　Wp₈＝100Wt₈／Vo₈，

　　Mo₉＝Mo₇-Mo₈，　Wt₉＝Mo₉Fw₈