5)中和と塩

中和反応

酸と塩基が反応するとが生成する。この反応を中和反応という。水は、酸のH+と塩基のOH-から生じる。塩とは酸から生じる陰イオン(H+が外れた残り)と塩基から生じる陽イオン(OH-が外れた残り)が結合した化合物をいう。

 (例)        酸    +   塩基    →    塩   +    水

化学反応式     HCl   +   NaOH   →    NaCl  +    H2O

H+ + Cl-)   (Na+ + OH-)     (Na+ + Cl-)    H+ + OH-

塩酸       水酸化ナトリウム  塩化ナトリウム  水

塩の名称は、「物質を構成する粒子 9)イオンの名称とイオン式 11)イオンからなる物質」を参照。

中和反応の反応式をつくる

 例 塩酸と水酸化カルシウム

    @ 塩酸と水酸化カルシウムを化学式にして反応式の左辺に置く。

    HCl     +    Ca(OH)2    →

    A 塩酸と水酸化カルシウムをイオンに分解してみる。(頭の中でやってもよい

       HCl     +    Ca(OH)2    →

H+ + Cl-)     (Ca2+ + 2OH-

B H+OH-の数が合うように係数をつける。

(中和はH+1つとOH-1つでH2Oをつくるので、数を合わせなければならない)

2HCl     +    Ca(OH)2    →

2H+ + Cl-)     (Ca2+ + 2OH-

C 酸の陰イオンと塩基の陽イオンを結合させ、H+OH-H2Oをつくる。係数もつける。

2HCl     +    Ca(OH)2    →   CaCl2     +      2H2O

2H+ + Cl-)     (Ca2+ + 2OH-

問題 次の酸と塩基の中和反応を化学反応式で示せ。また塩の名称を答よ。

1)硫酸と水酸化バリウム  

H2SO4 + Ba(OH)2 BaSO4 + 2H2O  塩:硫酸バリウム

2)硝酸と水酸化アルミニウム 

3HNO3 + Al(OH)3   Al(NO3)3 + 3H2O 塩:硝酸アルミニウム

3)酢酸と水酸化ナトリウム

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O  塩:酢酸ナトリウム

(酢酸は後ろのHが電離するので注意)

4)塩化水素(塩酸)とアンモニア  

HCl + NH3 NH4Cl  塩:塩化アンモニウム

(アンモニアの場合OHが無いので、水はできない)

化学式中の( )の有無は、「物質を構成する粒子 9)イオンの名称とイオン式 11)イオンからなる物質」を参照。



塩の性質

塩とは酸から生じる陰イオン(H+が外れた残り)と塩基から生じる陽イオン(OH-が外れた残り)が結合した化合物をいう。つまり、塩は酸・塩基の残り物どうしが結合したものといえる。従って、塩を見れば、どんな酸と塩基から生じたものか分かる

元の酸

残り物(陰イオン)

元の塩基

残り物(陽イオン)

HCl

Cl-

塩化物イオン

NaOH

Na+

ナトリウムイオン

HNO

NO3-

硝酸イオン

KOH

K+

カリウムイオン

CHCOOH

CH3COO-

酢酸イオン

Ca(OH)

Ca2+

カルシウムイオン

SO

SO42-

硫酸イオン

Ba(OH)

Ba2+

バリウムイオン

HSO4-

硫酸水素イオン

Al(OH)

Al3+

アルミニウムイオン

CO

CO32-

炭酸イオン

NH

NH4+

アンモニウムイオン

HCO3-

炭酸水素イオン

 

 

 

H3PO4

PO43-

リン酸イオン

☆硫酸水素イオン,炭酸水素イオンはそれぞれ、2価の酸である硫酸,炭酸のHが1つ残っているイオン

問題 KNO,NaSO,MgCl,CHCOONa,NaHSO4,(NH4)2SO4は、どのような酸と塩基からできているか。

KNO      K+NO3-だから、水酸化カリウムと硝酸

NaSO     Na+SO42-だから、水酸化ナトリウムと硫酸

MgCl      Mg2+Cl-だから、水酸化マグネシウムと塩酸

          (塩基は上の表に無くても、「水酸化〜」にすればよい。)

CHCOONa  Na+CH3COO-だから、水酸化ナトリウムと酢酸

NaHSO    Na+HSO4-だから、水酸化ナトリウムと硫酸

(NH4)2SO4      NH4+SO42-だから、アンモニアと硫酸

塩の名称,化学式は、「物質を構成する粒子 9)イオンの名称とイオン式 11)イオンからなる物質」を参照。



塩の分類(形式的分類)
正塩(中性塩)・・・・・・もOHも残ってない塩(水溶液が中性を示すということではない)

             NaCl K2SO4 (NH4)2SO4 など

酸性塩・・・・・・酸のHが残った塩(水溶液が酸性を示すということではない)

NaHSO 硫酸水素ナトリウム, NaHCO3 炭酸水素ナトリウムなど 名称が「・・・酸水素〜」となる。

塩基性塩・・・・・・塩基のOHが残った塩(水溶液が塩基性を示すということではない)

         Cu(OH)Cl 塩化水酸化銅など名称に「・・・水酸化〜」となる。


塩の加水分解と液性

強酸強塩基からなる正塩 → 中性を示す。

強酸強塩基からなる酸性塩 → 酸性を示す。

弱酸強塩基からなる正塩・酸性塩 → 塩基性を示す。

強酸弱塩基からなる正塩・酸性塩 → 酸性を示す。

 ☆基本的に強い方の性質をいえばよい。強酸強塩基からなる酸性塩ついてだけ注意。

酸・塩基の強弱は、「酸・塩基 3)酸・塩基の強弱」を参照。

問題 次の塩を@正塩、A酸性塩、B塩基性塩に分類せよ。

塩化水酸化マグネシウム、硝酸鉄(V)、硫酸水素カリウム、酢酸カルシウム

    順にB,@,A,@

問題 次の塩の水溶液の液性を答よ。

硫酸カリウム 硝酸アンモニウム 炭酸水素ナトリウム 塩化カルシウム 硫酸水素カリウム

硫酸カリウム     強酸と強塩基の正塩だから、中性

硝酸アンモニウム  強酸と弱塩基の正塩だから、酸性

炭酸水素ナトリウム 弱酸と強塩基の酸性塩だから、塩基性

塩化カルシウム    強酸と強塩基の正塩だから、中性

    硫酸水素カリウム  強酸と強塩基の酸性塩だから、酸性


塩の生成(酸と塩基の中和以外の反応)

 酸と塩基の中和以外でも塩ができる。次の酸と塩基の中和と比べて考えよう。

  H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2H2O

 @酸と塩基性酸化物(金属の酸化物 例CaO)の反応
  
   中和反応の一つ。CaOはCa(OH)2と比べると合、Hが少ないので、生成する水が減る。

   例 H2SO4 + CaO → CaSO4 + H2O 

 A酸と金属の単体(例Ca)の反応
   
   CaはCa(OH)2と比べるとHもOもないので、H2Oはできない。酸のHだけでH2が発生する。

   例 H2SO4 + Ca → CaSO4 + H2

 B酸性酸化物(非金属の酸化物 例SO3)と塩基の反応

   中和反応の一つ。SO3はH2SO4と比べると、ちょうどH2Oの分原子が少ない。そのため、生成する水が減る。

   例 SO3 + Ca(OH)2 → CaSO4 + H2O

 C酸性酸化物(例SO3)と塩基性酸化物(例CaO)の反応

   中和反応の一つ。SO3はH2SO4と比べるとH2Oが少なく、CaOはCa(OH)2と比べるとHが少ないので、水ができない。

   例 SO3 + CaO → CaSO4 

 D 金属の単体と非金属の単体

   塩はイオンからなる物質なので、金属(陽イオンになる)と非金属(陰イオンになる)の単体を直
   接反応させてもできる。

   例 S + Ca → CaS (この場合O原子がないのでCaSO4にはならない)
  

6)中和滴定

中和点

  酸から放出されたH+と塩基から放出されたOH-が過不足なく反応した(完全に中和した)とき、中和点に達したという。

中和の公式

mol/lla価の酸とC'mol/LV'Lb価の塩基が完全に中和したとき

  (放出されるHのモル数)=(放出されるOHのモル数)だから、

問題

1)0.010mol/Lの塩酸10mLを完全に中和させるのに必要な0.020mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液は何mLか。

×V×a = C'×V'×bより、

0.010×10×1 = 0.020×x×1  

x = 5.0 [mL]


2)水酸化カルシウム7.4gを中和するには、2.0mol/Lの塩酸は何mL必要か。Ca(OH)2=74

×V×a = C'×V'×bで、C'×V'は水酸化カルシウムのモル数になることを利用する。 

Ca(OH)2=74より、Ca(OH)27.4g == 0.10 [mol]

  2.0×x×1 = 0.10×2

x = 0.010[L]=100 [mL]

3)0.010mol/Lのシュウ酸水溶液10mLを中和するのに、水酸化ナトリウム水溶液を10mL要した。この水酸化ナトリウム水溶液のモル濃度を求めよ。

×V×a = C'×V'×bより、

0.010×10×2 = x×10×1  

x = 0.020 [mol/L]



中和滴定・・・酸や塩基の濃度を中和反応を利用して求めること。

滴定曲線と指示薬

酸(塩基)に塩基(酸)を少量ずつ加えていく(滴定する)と、混合溶液のpHは少しずつ変化する。指示薬とはpHの変化によって色が変化する試薬で、中和点を求めるのに使われる。

メチルオレンジ   :変色域(pH3.14.4(赤)→(黄)

フェノールフタレイン:変色域(pH8.310.0(無)→(赤)


滴定曲線: 中和滴定を行ったときのpHの変化を表したグラフを滴定曲線という。

A:強酸に強塩基を少量ずつ加える 

例(0.1mol/L HCl0.1mol/L NaOH

 

B:強酸+弱塩基を少量ずつ加える  

例(0.1mol/L HCl0.1mol/Lアンモニア水)

 

C:弱酸+強塩基を少量ずつ加える   

例(0.1mol/L CH3COOH0.1mol/L NaOH

 

D:弱酸+弱塩基を少量ずつ加える   

例(0.1mol/L CH3COOH0.1mol/Lアンモニア水)

すなわち、上の曲線中の@〜Cで適当な指示薬は

A フェノールフタレイン,メチルオレンジともに可  B メチルオレンジ   C フェノールフタレイン

D フェノールフタレイン,メチルオレンジともに不可



中和滴定の実験の原理

 濃度が分かっている酸(または塩基)を用いて、濃度未知の塩基(または酸)の濃度を測定する実験のことを中和滴定という。

必要な器具・・・メスフラスコ,ホールピペット,ビュレット,コニカルビーカー

メスフラスコ

正確な濃度の溶液を調整するために用いる。化学天秤で正確にはかり取った試料を純水に溶かし、これを完全にメスフラスコに移し、さらにその標線まで純水を加えると、メスフラスコに表示されている体積の水溶液を調整できる。

溶液の調整

ホールピペット

一定量の液体を正確にはかり取る器具。標線まで液体を吸い上げ、この液体を自然流下させたとき、流出した液体の体積がホールピペットに表示された体積になる。

ホールピペット

ビュレット

滴下した溶液の体積を正確にはかり取るための器具。滴下する前の体積を読み取り、ついで当量点に達したときの体積を読み取ると、それらの差から滴下した溶液の体積をはかり取ることができる。

コニカルビーカー

振っても液体が飛び出さないように、上部の口をすぼめたビーカー。三角フラスコで代用可。

注意1・・・ ホールピペットとビュレットを使用するときは、溶液の濃度変化を避けるため、これらを使用する溶液ですすいだ後使用する。これを共洗いという。メスフラスコとコニカルビーカーを使用するときは純水でよくすすいだ後、ぬれたまま使用してよい

注意2・・・ 目盛りの読み方。水溶液の液面は、水の表面張力に

よって下にへこんでいる。体積を測りとるときは、目

盛りを液面のへこんだ部分にあわせる。


問題 下の(ア)〜(エ)の図は中和滴定に用いる器

具である。これらの器具について、次の各問に答えよ。

 (1)それぞれの名称を答えよ。

(2)正確な濃度を調整するのに用いる器具はどれか。

(3)一定の体積を正確にとるのに用いる器具はどれか。

(4)濃度変化を避けるため、使用する溶液で洗浄して

用いる器具はどれか。



(1)(ア)ビュレット (イ)ホールピペット (ウ)コニカルビーカー (エ)メスフラスコ 

(2)(エ)  (3)(イ)  (4)(ア)と(イ)




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