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１ 酸とアルカリか 【酸とアルカリの定義】 酸の定義 酸は水溶液中で電離して〔 水素イオン（H＋） 〕を出す物質である。酸には次のような物質があり，「～酸」と呼ばれるものが多い。 酸の例 塩酸〔 HCl 〕，硝酸〔 HNO3 〕，硫酸〔 H2SO4 〕，炭酸〔 H2CO3 〕，リン酸〔 H3PO4 〕など （塩酸は塩化水素HClの水溶液のことである。その他の酸は水溶液でも水溶液でなくても同じ呼び方になる。ここでは，便宜的に塩酸の化学式をHClとしている。） 塩酸を除いたこれらの物質は，「～酸イオン」の陰イオンとH＋がイオン結合したものに相当する。そのため，「～酸」が電離すると，H＋と「～酸イオン」に電離する。塩酸の場合はH＋と塩化物イオンに電離する。例の酸を電離させると次のようになる。出てくるH＋の数に注意しよう。 HCl → 〔 H＋ 〕 ＋ 〔 Cl－ 〕（塩化物イオン） HNO3 → 〔 H＋ 〕 ＋ 〔 NO3－ 〕（硝酸イオン） H2SO4 → 〔 2H＋ 〕 ＋ 〔 SO42－ 〕（硫酸イオン） H2CO3 → 〔 2H＋ 〕 ＋ 〔 CO32－ 〕（炭酸イオン） H3PO4 → 〔 3H＋ 〕 ＋ 〔 PO43－ 〕（リン酸イオン） アルカリの定義 アルカリは水溶液中で電離して〔 水酸化物イオン（OH－） 〕を出す物質である。アルカリには次のような物質があり，「水酸化～」と呼ばれるものが多い。また，アンモニアもアルカリの1つである。 アルカリの例 水酸化ナトリウム〔 NaOH 〕，水酸化カリウム〔 KOH 〕， 水酸化カルシウム〔 Ca(OH)2 〕，水酸化バリウム〔 Ba(OH)2 〕など これらの物質は，「～イオン」などの陽イオンとOH－がイオン結合したものに相当する。そのため，「水酸化～」が電離すると，「～イオン」とOH－に電離する。例のアルカリを電離させると次のようになる。でてくるOH－の数に注意しよう。 NaOH → 〔 Na＋ 〕（ナトリウムイオン） ＋ 〔 OH－ 〕 KOH → 〔 K＋ 〕（カリウムイオン） ＋ 〔 OH－ 〕 Ca(OH)2 → 〔 Ca2＋ 〕（カルシウムイオン） ＋ 〔 2OH－ 〕 Ba(OH)2 → 〔 Ba2＋ 〕（バリウムイオン） ＋ 〔 2HO－ 〕 酸，アルカリになる気体 二酸化炭素CO2やアンモニアNH3は水に溶けるとそれぞれ酸，アルカリになる。これは次のように水と反応してH＋，OH－を生成するからである。 二酸化炭素が水と反応すると， CO2 ＋ H2O → 2H＋ ＋ CO32－ アンモニアが水と反応すると， NH3 ＋ H2O → NH4＋ ＋ OH－ アンモニウムイオン 【酸，アルカリの性質】 酸のはたらきを示す性質を〔 酸性 〕，アルカリのはたらきを示す性質を 〔 アルカリ性 〕という。酸でもアルカリでもない場合は〔 中性 〕という。 酸性の水溶液の性質 ・〔 青 〕色のリトマス試験紙を〔 赤 〕色に変化させる。 ・〔 BTB 〕溶液を〔 緑 〕色から〔 黄 〕色に変化させる。 ・鉄や亜鉛などの〔 イオン化傾向 〕の大きい金属を溶かし，〔 水素 〕を発生させる。 アルカリ性の水溶液の性質 ・〔 赤 〕色のリトマス試験紙を〔 青 〕色に変化させる。 ・〔 BTB 〕溶液を〔 緑 〕色から〔 青 〕色に変化させる。 ・〔 フェノールフタレイン 〕溶液を無色から〔 赤 〕色に変化させる。 【酸性・アルカリ性の強弱とpH】 同じ濃度の酸の溶液でも，酸性の強さには差がある。酸性とは，酸が電離して〔 H＋ 〕を放出する性質なので，より電離しやすい酸ほど，酸性が〔 強い 〕といえる。同様に，アルカリ性とはアルカリが電離して〔 OH－ 〕を放出する性質なので，より電離しやすいアルカリほどアルカリ性が〔 強い 〕といえる。 一般に，塩酸，硫酸，硝酸は〔 強酸 〕で，その他の多くの酸は〔 弱酸 〕である。また，水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化バリウム，水酸化カルシウムは 〔 強アルカリ 〕で，その他の多くのアルカリは〔 弱アルカリ 〕である。 酸性，アルカリ性の度合いを示す数値が〔 pH 〕である。ここではpHの求め方は解説しないが，数値から酸性，アルカリ性の度合いを判断できるようにする。 中性のpH … 〔 7 〕 酸性のpH … 7よりも〔 小さい 〕。小さいほど〔 強酸性 〕 アルカリ性のpH … 7よりも〔 大きい 〕。大きいほど〔 強アルカリ性 〕 |
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例題 次の水溶液A～Hは，1％塩酸，0.1％塩酸，1％酢酸，0.1％酢酸，1％水酸化ナトリウム，0.1％水酸化ナトリウム，1％アンモニア，0.1％アンモニアのいずれかの水溶液である。各水溶液のpHを下表に記してある。後の問いに答えよ。 |
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(1) 赤色リトマス試験紙につけると，青変するものを全て選び，A～Hの記号で答えよ。 (2) 青色リトマス試験紙につけると，赤変するものを全て選び，A～Hの記号で答えよ。 (3) A～H にBTB水溶液を加えると，それぞれ何色に変化するか。 (4) フェノールフタレイン溶液を加えると，色が変化するものをするものを全て選び，A～Hの記号で答えよ。また何色に変化するか。 (5) A～Hの水溶液はそれぞれ何の水溶液か。 (1) アルカリ性のもの → pHが7より大きいもの → C，D，G，H (2) 酸性を示すもの → pHが7よりも小さいもの → A，B，E，F (3) C，D，G，H（アルカリ性のもの）… 青 A，B，E，F（酸性のもの）… 黄 (4) C，D，G，H（アルカリ性のもの）… 赤 (5) pHは値が7以上で大きいほど強アルカリ性。水酸化ナトリウムは強アルカリ，アンモニアは弱アルカリ，また，濃い方が強いので，アルカリ性のものを強い順に並べ，pHをあてはめると，1％水酸化ナトリウム＝C，0.1％水酸化ナトリウム＝D，1％アンモニア＝G，0.1％アンモニア＝H pHは値が7以下で小さいほど強酸性。塩酸は強アルカリ，酢酸は弱酸性，また，濃い方が強いので，酸性のものを強い順に並べ，pHをあてはめると，1％塩酸＝A，0.1％塩酸＝F，1％酢酸＝E，0.1％酢酸＝B
例題 溶液A～Dは次の①～⑤のいずれかである。A～Dの性質を下の表にまとめてある。あとの問いに答えよ。 ① 希塩酸 ② 砂糖水 ③ 食塩水（塩化ナトリウム水溶液）④ 石灰水（水酸化カルシウム水溶液） ⑤ 水酸化ナトリウム水溶液 |
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(1) 溶液A～Dはそれぞれどの溶液か，①～⑤の番号で答えよ。 (2) 下の図のように，溶液A～Dのうち1つを染みこませたろ紙を中央において，直流の電流を流すと，A～Dの溶液ではそれぞれリトマス紙がどうなるか答えよ。 |
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(1) 溶液A～Dはそれぞれどの溶液か，①～⑤の番号で答えよ。 (2) 下の図のように，溶液A～Dのうち1つを染みこませたろ紙を中央において，直流の電流を流すと，A～Dの溶液ではそれぞれリトマス紙がどうなるか答えよ。 |
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(1) A 伝導性なし → イオンからなる物質ではない → ② B pH＝11 → アルカリ性 → ④か⑤ CO2で変化なし → ⑤ C pH＝7.0 → ③ D pH＝2.0 → ① (2) 電流を流すと，存在する陰イオンは陽極へ，陽イオンは陰極へ移動する。 リトマス紙を変色させるのは，H＋とOH－なので，H＋があればウが赤くなり，OH－があればイが青くなる。 A イオンでできていないので変化しない B NaOHはNa＋とOH－ → イが青くなる C NaClはNa+とCl－ → 変化しない D HClはH＋とCl－ → ウが赤くなる |
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