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酸と塩基の問題

難易度 3共通テストレベル高校化学酸と塩基

$2 5^{\circ} C$ で、次の 10 種類の塩をそれぞれ純水に溶かし、濃度 $0.10 mol/L$ の水溶液をつくった。

$NH_{4} Cl$ , $NaHSO_{4}$ , $KCl$ , $Na_{2} CO_{3}$ , $CH_{3} COOK$ , $NaHCO_{3}$ , $(NH_{4})_{2} SO_{4}$ , $NaNO_{3}$ , $Na_{2} SO_{4}$ , $NH_{4} NO_{3}$

これらの水溶液のうち、酸性を示すものはいくつあるか。その数を求めよ。

この問題で使うもの

塩の分類と水溶液の液性（説明と入口の問題）

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ヒント

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ヒント 1

それぞれの塩が、どの酸とどの塩基の中和でできるかを考え、その酸・塩基が強いか弱いかを調べましょう。

ヒント 2

強酸と弱塩基の塩は酸性、弱酸と強塩基の塩は塩基性、強酸と強塩基の正塩は中性です。酸性塩は名前に「酸性」とあっても液性が酸性とは限りません。

ヒント 3

$NaHSO_{4}$ は $H^{+}$ を電離するので酸性、 $NaHCO_{3}$ は $OH^{-}$ を生じる反応が主に起こるので弱い塩基性です。アンモニウム塩は強酸との塩ならどれも酸性です。

答えと解説

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4

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解説を読む

塩の水溶液の液性は、その塩をつくる酸と塩基の強弱で決まる。

強酸と強塩基からなる正塩: 加水分解しないので中性
強酸と弱塩基からなる塩: 弱塩基の陽イオンが加水分解して $H_{3} O^{+}$ を生じ酸性
弱酸と強塩基からなる塩: 弱酸の陰イオンが加水分解して $OH^{-}$ を生じ塩基性

それぞれの塩を調べる。

$NH_{4} Cl$ : $HCl$ （強酸）と $NH_{3}$ （弱塩基）の塩。 $NH_{4}^{+} + H_{2} O \to NH_{3} + H_{3} O^{+}$ のように一部が反応して $H_{3} O^{+}$ を生じるので酸性
$NaHSO_{4}$ : 酸性塩。 $HSO_{4}^{-} \to H^{+} + SO_{4}^{2 -}$ と電離して $H^{+}$ を出すので酸性
$KCl$ : 強酸と強塩基の正塩なので中性
$Na_{2} CO_{3}$ : $H_{2} CO_{3}$ （弱酸）と $NaOH$ （強塩基）の塩。 $CO_{3}^{2 -} + H_{2} O \to HCO_{3}^{-} + OH^{-}$ のように一部が反応して $OH^{-}$ を生じるので塩基性
$CH_{3} COOK$ : 弱酸と強塩基の塩。 $CH_{3} COO^{-} + H_{2} O \to CH_{3} COOH + OH^{-}$ のように一部が反応して $OH^{-}$ を生じるので塩基性
$NaHCO_{3}$ : 酸性塩だが、 $HCO_{3}^{-} + H_{2} O \to H_{2} CO_{3} + OH^{-}$ のように $OH^{-}$ を生じる反応が主に起こるので弱い塩基性
$(NH_{4})_{2} SO_{4}$ : $H_{2} SO_{4}$ （強酸）と $NH_{3}$ （弱塩基）の塩なので酸性
$NaNO_{3}$ : 強酸と強塩基の正塩なので中性
$Na_{2} SO_{4}$ : 強酸と強塩基の正塩なので中性
$NH_{4} NO_{3}$ : $HNO_{3}$ （強酸）と $NH_{3}$ （弱塩基）の塩なので酸性

よって、酸性を示すのは $NH_{4} Cl$ , $NaHSO_{4}$ , $(NH_{4})_{2} SO_{4}$ , $NH_{4} NO_{3}$ の 4 つである。

別解

各塩の水溶液の液性を判断する。

$NH_{4} Cl$ : 強酸と弱塩基の塩 → 酸性
$NaHSO_{4}$ : 酸性塩。 $HSO_{4}^{-} ⇌ H^{+} + SO_{4}^{2 -}$ と電離 → 酸性
$KCl$ : 強酸と強塩基の塩 → 中性
$Na_{2} CO_{3}$ : 弱酸と強塩基の塩 → 塩基性
$CH_{3} COOK$ : 弱酸と強塩基の塩 → 塩基性
$NaHCO_{3}$ : $HCO_{3}^{-}$ の加水分解が優勢で弱い塩基性
$(NH_{4})_{2} SO_{4}$ : 強酸と弱塩基の塩 → 酸性
$NaNO_{3}$ : 強酸と強塩基の塩 → 中性
$Na_{2} SO_{4}$ : 強酸と強塩基の塩 → 中性
$NH_{4} NO_{3}$ : 強酸と弱塩基の塩 → 酸性

酸性を示すのは $NH_{4} Cl$ , $NaHSO_{4}$ , $(NH_{4})_{2} SO_{4}$ , $NH_{4} NO_{3}$ の 4 種類。

確認: 塩基性は $Na_{2} CO_{3}$ , $CH_{3} COOK$ , $NaHCO_{3}$ の 3 種類、中性は KCl, $NaNO_{3}$ , $Na_{2} SO_{4}$ の 3 種類で、 $4 + 3 + 3 = 10$ 種類となり全て分類できた。

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