塩

[su_box title=”ポイント” box_color=”#0044cc”]

中和反応では、酸の陰イオンと塩基の陽イオンから、塩が生成します。

塩の化学式のなかに、酸の H が残っているものを酸性塩、塩基の OH が残っているものを塩基性塩、どちらもないものを正塩といいます。

強酸と強塩基から生じた塩を水に溶かすと、中性を示します。

強酸と弱塩基から生じた塩を水に溶かすと、酸性を示します。

弱酸と強塩基から生じた塩を水に溶かすと、塩基性を示します。

弱酸の塩の水溶液に強酸を加えると、弱酸が遊離します。

弱塩基の塩の水溶液に強塩基を加えると、強塩基が遊離します。

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塩の分類

中和反応では、酸の陰イオンと塩基の陽イオンから、塩が生成します。

この塩の化学式のなかに、酸の H が残っているものを酸性塩といいます。

例えば、炭酸 H₂CO₃ と水酸化ナトリウム NaOH が反応したとき、炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ が塩として生成します。

H₂CO₃　+　NaOH　→　NaHCO₃　+　H₂O

炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ の化学式のなかには、酸から残った H があるので、これは酸性塩です。

塩の化学式のなかに、塩基の OH が残っているものを塩基性塩といいます。

例えば、塩酸 HCl と水酸化カルシウム Ca(OH)₂ が反応したとき、塩化水酸化カルシウム CaCl(OH) が塩として生成します。

HCl　+　Ca(OH)₂　→　CaCl(OH)　+　H₂O

塩化水酸化カルシウム CaCl(OH) の化学式のなかには、塩基から残った OH があるので、これは塩基性塩です。

塩の化学式のなかに、H も OH もないものを正塩といいます。

例えば、塩酸 HCl と水酸化ナトリウム NaOH が反応したとき、塩化ナトリウム NaCl が塩として生成します。

HCl　+　NaOH　→　NaCl　+　H₂O

塩化ナトリウム NaCl の化学式のなかには、H も OH も残っていないので、これは正塩です。

酸性塩・塩基性塩・正塩の例

酸性塩	NaHCO3 NaHSO4
塩基性塩	CaCl(OH) MgCl(OH)
正塩	NaCl Na2CO3 KNO3 NH4Cl

塩は酸性塩、塩基性塩、正塩と分類できますが、これは形式的であり、あまり実用性はありません。

酸性塩を水に溶かすと酸性になりそうですが、そうとは限りません。酸性になることもありますし、塩基性になることもあります。

これは塩基性塩、正塩も同じです。水に溶かしたら液性はどうなるのかは、次項で説明するように、塩を構成する物質で決まります。

塩の水溶液

液性

中和反応で生成する塩を水に溶かすとき、液性は塩によって決まります。

基本的には、強酸と強塩基から生じた塩を水に溶かすと中性、強酸と弱塩基から生じた塩を水に溶かすと酸性、弱酸と強塩基から生じた塩を水に溶かすと塩基性を示します。

強酸と強塩基の塩の例では、塩酸 HCl と水酸化ナトリウム NaOH から生成する塩化ナトリウム NaCl があげられます。

NaCl を水に溶かすと H⁺ も OH^－ も発生しないので、液性は中性です。食塩水が中性であることを思い出すとよいでしょう。

強酸と弱塩基の塩の例では、塩酸 HCl とアンモニア NH₃ から生成する塩の塩化アンモニウム NH₄Cl があります。

NH₄Cl を水に溶かすと、この水溶液は酸性になります。

弱酸と強塩基の塩の例では、酢酸 CH₃COOH と水酸化ナトリウム NaOH から生成する塩の酢酸ナトリウム CH₃COONa があります。

CH₃COONa を水に溶かすと、この水溶液は塩基性になります。

注意すべき塩（1）

上記の基本的な考え方で、塩の水溶液の液性はだいたいわかります。ただし注意が必要な場合があります。

例えば、強酸と強塩基から生成する塩でも、中和反応が完全に終わっていない場合は中性になりません。

硫酸と水酸化ナトリウムが反応し、以下のような化学反応式となっているとき、

H₂SO₄　+　NaOH　→　NaHSO₄　+　H₂O

ここで生じた硫酸水素ナトリウム NaHSO₄ は、強酸と強塩基の塩ですが、NaHSO₄ の水溶液は酸性となります。

中和反応がまだ途中なので、その塩には酸から残った H があり、酸性となります。

硫酸は 2 価の強酸であり、水酸化ナトリウムは 1 価の強塩基です。中和反応が完全に終わるとき、次のような化学反応式で表されます。

H₂SO₄　+　2 NaOH　→　Na₂SO₄　+　2 H₂O

ここで得られる塩の硫酸ナトリウム Na₂SO₄ は、水に溶かすと中性になります。

注意すべき塩（2）

炭酸 H₂CO₃ と水酸化ナトリウム NaOH から生成する塩も、注意しましょう。

まず、炭酸ナトリウム Na₂CO₃ を考えます。炭酸は弱酸であり、水酸化ナトリウムは強塩基です。

基本の考え方の通り、Na₂CO₃ を水に溶かすと塩基性を示します。

次に、炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ を考えます。こちらは少し注意しましょう。

この化学式には酸から残った H があるので、NaHCO₃ を水に溶かすと酸性になりそうな気がします。しかし実際の水溶液は、弱い塩基性となります。

NaHCO₃ を水に溶かすと、下のような反応が起こります。

NaHCO₃　+　H₂O　→　Na⁺　+　H₂CO₃　+　OH^－

塩を水に溶かすと OH^－ が生じるので、水溶液は少し塩基性になります。

このあたりの内容は難しいので、「化学基礎」ではなく「化学」で学習します。もう少し進んだら学ぶことになるでしょう。

Na₂CO₃ や NaHCO₃ は、弱酸である炭酸と強塩基である水酸化ナトリウムの塩です。今の段階では、弱酸と強塩基の塩なので水溶液は塩基性だ、と簡単に考えましょう。

弱酸・弱塩基の遊離反応

弱酸の遊離反応

弱酸から生成した塩の水溶液に強酸を加えると、強酸の塩が生じて、弱酸が遊離します。

弱酸の塩　+　強酸　→　弱酸　+　強酸の塩

例えば、弱酸の塩である酢酸ナトリウム CH₃COONa に、強酸である塩酸 HCl を加えると、強酸の塩である塩化ナトリウム NaCl が生じます。

そのかわりに、弱酸である酢酸 CH₃COOH が生成します。

CH₃COONa　+　HCl　→　CH₃COOH　+　NaCl

この理由は、酢酸は弱酸で電離度が小さいため、水溶液中の H⁺ が多くなると、酢酸イオン CH3COO^－ が酢酸 CH₃COOH に戻りやすくなるためです。

塩が水に溶けた段階では、水溶液中で酢酸イオン CH₃COO^－ とナトリウムイオン Na⁺ に電離しています。

CH₃COONa　→　CH₃COO^－　+　Na⁺

この水溶液に強酸の塩酸 HCl を加えると、水溶液中に大量の H⁺ と Cl^－ が電離します。

酢酸は電離度が小さく、酢酸イオンより酢酸分子の状態で多く存在します。大量に H⁺ が加えられたことで、酢酸イオンが酢酸に変わりやすくなり、酢酸が遊離します。

CH₃COO^－　+　H⁺　→　CH₃COOH

一方、水溶液に残った Na⁺ と Cl^－ から、強酸の塩が生成します。

Na⁺　+　Cl^－　→　NaCl

弱塩基の遊離反応

同じような反応は、弱塩基の塩でも起こります。

弱塩基から生成した塩の水溶液に強塩基を加えると、強塩基の塩が生じて、弱塩基が遊離します。

弱塩基の塩　+　強塩基　→　弱塩基　+　強塩基の塩

例えば、弱塩基の塩である塩化アンモニウム NH₄Cl に、強塩基である水酸化ナトリウム NaOH を加えると、強塩基の塩である塩化ナトリウム NaCl が生じます。

そのかわりに、弱塩基であるアンモニア NH₃ が生成します。

NH₄Cl　+　NaOH　→　NH₃　+　H₂O　+　NaCl

この理由は、アンモニアは弱塩基で電離度が小さいため、アンモニウムイオン NH₄⁺ よりアンモニア NH₃ になりやすいためです。

塩が水に溶けた段階では、水溶液中でアンモニウムイオン NH₄⁺ と塩化物イオン Cl^－ に電離しています。

NH₄Cl　→　NH₄⁺　+　Cl^－

この水溶液に強塩基の水酸化ナトリウム NaOH を加えると、水溶液中に大量の Na⁺ と OH^－ が電離します。

アンモニアは電離度が小さく、アンモニウムイオンよりアンモニア分子の状態で多く存在します。

大量に OH^－ が加えられたことで、アンモニウムイオンがアンモニアに変わりやすくなり、アンモニアが遊離します。

NH₄⁺　+　OH^－　→　NH₃　+　H₂O

一方、水溶液に残った Na⁺ と Cl^－ から、強塩基の塩が生成します。

Na⁺　+　Cl^－　→　NaCl

問題演習

確認テスト1

次の塩は酸性塩、塩基性塩、正塩のどれに分類されるでしょうか。

1. NaHCO₃
2. CaCl(OH)
3. NaCl
4. NH₄Cl

[su_accordion][su_spoiler title=”正解を見る” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

1. 酸性塩
2. 塩基性塩
3. 正塩
4. 正塩

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確認テスト2

次の塩を溶かすと、水溶液の液性はどうなるでしょうか。

1. NaCl
2. NH₄Cl
3. CH₃COONa
4. NaHSO₄
5. NaHCO₃

[su_accordion][su_spoiler title=”正解を見る” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

1. 中性
2. 酸性
3. 塩基性
4. 酸性
5. 塩基性

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確認テスト3

酢酸ナトリウム CH₃COONa 水溶液に塩酸を加えると、刺激臭がしました。この刺激臭が発生した原因を考えましょう。

[su_accordion][su_spoiler title=”正解を見る” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

酢酸ナトリウムは弱酸の塩です。この水溶液に強酸である塩酸を加えると、弱酸である酢酸が遊離します。

CH₃COONa　+　HCl　→　CH₃COOH　+　NaCl

酢酸は刺激臭のする化合物です。遊離した酢酸の一部が気体となり、刺激臭の原因となりました。

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確認テスト4

塩化アンモニウム NH₄Cl 水溶液に水酸化ナトリウムを加えると、刺激臭がしました。この刺激臭が発生した原因を考えましょう。

[su_accordion][su_spoiler title=”正解を見る” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

塩化アンモニウムは弱塩基の塩です。この水溶液に強塩基である水酸化ナトリウムを加えると、弱塩基であるアンモニアが遊離します。

NH₄Cl　+　NaOH　→　NH₃　+　H₂O　+　NaCl

アンモニアは刺激臭のする化合物です。遊離したアンモニアの一部が気体となり、刺激臭の原因となりました。

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実践問題1（2015本第2問問5）

次に示す 0.1 mol/L の水溶液（ア～ウ）を pH の大きい順に並べたものはどれか。最も適当なものを、下の①～⑥のうちから一つ選べ。

ア　CH₃COONa 水溶液

イ　NH₄Cl 水溶液

ウ　NaCl 水溶液

①　ア ＞ イ ＞ ウ　　　　②　ア ＞ ウ ＞ イ　　　　③　イ ＞ ア ＞ ウ

④　イ ＞ ウ ＞ ア　　　　⑤　ウ ＞ ア ＞ イ　　　　⑥　ウ ＞ イ ＞ ア

（2015年度センター試験　本試験　化学基礎　第2問問5　より引用）

[su_accordion][su_spoiler title=”正解を見る” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

正解　2

ア～ウは、酸と塩基の中和反応でできた塩です。

中和反応で生成する塩を水に溶かすと、その液性は塩によって決まります。

基本的には、強酸と強塩基から生じた塩を水に溶かすと中性、強酸と弱塩基から生じた塩を水に溶かすと酸性、弱酸と強塩基から生じた塩を水に溶かすと塩基性を示します。

本問では、この基本の考え方で解けます。

ア　酢酸ナトリウム CH₃COONa は、弱酸の酢酸 CH₃COOH と強塩基の水酸化ナトリウム NaOH からできた塩です。

この塩を水に溶かすと弱塩基であり、pH 7 より大きくなります。

イ　塩化アンモニウム NH₄Cl は、強酸の塩化水素（塩酸） HCl と弱塩基のアンモニア NH₃ からできた塩です。

この塩を水に溶かすと弱酸であり、pH 7 より小さくなります。

ウ　塩化ナトリウム NaCl は、強酸の塩化水素（塩酸） HCl と強塩基の水酸化ナトリウム NaOH からできた塩です。

この塩を水に溶かすと中性であり、pH 7 となります。

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実践問題2（2020本第2問問4）

次に示す 0.1 mol/L の水溶液ア～ウを pH の大きい順に並べたものはどれか。最も適当なものを、下の①～⑥のうちから一つ選べ。

ア　NaCl 水溶液

イ　NaHCO₃ 水溶液

ウ　NaHSO₄ 水溶液

①　ア ＞ イ ＞ ウ　　　　②　ア ＞ ウ ＞ イ　　　　③　イ ＞ ア ＞ ウ

④　イ ＞ ウ ＞ ア　　　　⑤　ウ ＞ ア ＞ イ　　　　⑥　ウ ＞ イ ＞ ア

（2020年度センター試験　本試験　化学基礎　第2問問4　より引用）

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正解　3

ア～ウは、酸と塩基の中和反応でできた塩です。

中和反応で生成する塩を水に溶かすと、その液性は塩によって決まります。

ア　塩化ナトリウム NaCl は、強酸の塩化水素（塩酸） HCl と強塩基の水酸化ナトリウム NaOH からできた塩です。

この塩を水に溶かすと中性であり、pH 7 となります。

イ　炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ は、弱酸の炭酸 H₂CO₃ と強塩基の水酸化ナトリウム NaOH からできた塩です。

NaHCO₃ の水溶液では、炭酸水素イオン HCO₃^－ とナトリウムイオン Na⁺ が存在します。

このうち Na⁺ はイオンのまま存在しますが、炭酸水素イオン HCO₃^－ は一部が H⁺ を受け取り塩基として働きます。

HCO₃^－　+　H₂O　→　H₂CO₃　+　OH^－

NaHCO₃ 水溶液では水酸化物イオン OH^－ が生じるので、この水溶液は弱塩基性を示します。

したがって pH は 7 より大きくなります。

ウ　硫酸水素ナトリウム NaHSO₄ は、強酸の硫酸 H₂SO₄ と強塩基の水酸化ナトリウム NaOH からできた塩です。

NaHSO₄ の水溶液には、硫酸水素イオン HSO₄^－ とナトリウムイオン Na⁺ が存在します。

このうち Na⁺ はイオンのまま存在しますが、硫酸水素イオン HSO₄^－ の一部はさらに H⁺ を放出して酸として働きます。

HSO₄^－　→　H⁺　+　SO₄^2－

NaHSO₄ 水溶液では水素イオン H⁺ が生じるので、この水溶液は弱酸性を示します。

したがって pH は 7 より小さくなります。

まとめると pH が大きい順に

NaHCO₃ 水溶液 ＞ NaCl 水溶液 ＞ NaHSO₄ 水溶液

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実践問題3（2019本第2問問3）

酸 A と塩基 B を過不足なく中和して得られた正塩の水溶液は、塩基性を示した。酸 A と塩基 B の組合せとして正しいものを、次の①～⑤のうちから一つ選べ。

（2019年度センター試験　本試験　化学基礎　第2問問3　より引用）

[su_accordion][su_spoiler title=”正解を見る” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

正解　5

中和後の塩が塩基性になるということは、弱酸と強塩基を中和しています。

リン酸 H₃PO₄ は弱酸、塩化ナトリウム NaOH は強塩基です。

1　×　塩酸 HCl は強酸で、水酸化ナトリウム NaOH も強塩基です。

生成するのは強酸と強塩基の塩 NaCl なので、水溶液は中性です。

2　×　塩酸 HCl は強酸で、アンモニア NH₃ は弱塩基です。

生成するのは強酸と弱塩基の塩 NH₄Cl なので、水溶液は酸性です。

3　×　硝酸 HNO₃ は強酸で、アンモニア NH₃ は弱塩基です。

生成するのは強酸と弱塩基の塩 NH₄NO₃ なので、水溶液は酸性です。

4　×　硫酸 H₂SO₄ は強酸で、水酸化カルシウム Ca(OH)₂ も強塩基です。

強酸と強塩基が過不足なく中和した塩なので、生成するのは硫酸カルシウム CaSO₄ です。CaSO₄ は水溶液に溶けにくいです。水溶液は中性です。

5　〇　リン酸 H₃PO₄ は弱酸で、水酸化ナトリウム NaOH は強塩基です。

これらが過不足なく中和して生成した塩は、リン酸ナトリウム Na₃PO₄ です。

弱酸と強塩基からできた塩の水溶液なので、塩基性を示します。

Na₃PO₄ は水溶液中で電離して、Na⁺ と PO₄^3－ になります。

PO₄^3－ は水溶液中で一部が次のように反応し、OH^－ を生じます。

PO₄^3－　+　H₂O　　→　　HPO₄^2－　+　OH^－

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実践問題4（2016本第2問問5）

次の塩ア～カには、下の記述（ a ・ b ）に当てはまる塩が二つずつある。その塩の組合せとして最も適当なものを、下の①～⑧のうちから一つずつ選べ。

ア　CH₃COONa　　　　イ　KCl　　　　ウ　Na₂CO₃

エ　NH₄Cl　　　　オ　CaCl₂　　　　カ　(NH₄)₂SO₄

a　水に溶かしたとき、水溶液が酸性を示すもの

b　水に溶かしたとき、水溶液が塩基性を示すもの

①　アとウ　　　　②　アとオ　　　　③　イとウ　　　　④　イとエ

⑤　ウとカ　　　　⑥　エとオ　　　　⑦　エとカ　　　　⑧　オとカ

（2016年度センター試験　本試験　化学基礎　第2問問5　より引用）

[su_accordion][su_spoiler title=”正解を見る” open=”no” style=”default” icon=”plus” anchor=”” anchor_in_url=”no” class=””]

正解　a　7　　　　　b　1

ア　CH₃COONa　弱酸 (酢酸 CH₃COOH) と強塩基 (水酸化ナトリウム NaOH) の塩で、水に溶かすと塩基性です。

イ　KCl　強酸 (塩酸 HCl) と強塩基 (水酸化カリウム KOH) の塩で、水に溶かすと中性です。

ウ　Na₂CO₃　弱酸 (炭酸 H₂CO₃) と強塩基 (水酸化ナトリウム NaOH) の塩で、水に溶かすと塩基性です。

エ　NH₄Cl　強酸 (塩酸 HCl) と弱塩基 (アンモニア NH₃) の塩で、水に溶かすと酸性です。

オ　CaCl₂　強酸 (塩酸 HCl) と強塩基 (水酸化カルシウム Ca(OH)₂) の塩で、水に溶かすと中性です。

カ　(NH₄)₂SO₄　強酸 (硫酸 H₂SO₄) と弱塩基 (アンモニア NH₃) の塩で、水に溶かすと酸性です。

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