酸と塩基の問題
次の (1)〜(4) は、ビュレットから滴下する水溶液と、コニカルビーカーに入れた水溶液の組み合わせで、それぞれ中和滴定を行ったものである。どの水溶液の濃度も である。各滴定で、中和点付近で pH が急激に変化した範囲（pH ジャンプの範囲）を、あわせて示す。
(1) 塩酸 に水酸化ナトリウム 水溶液を滴下する。pH ジャンプの範囲は pH 〜
(2) 酢酸 水溶液に水酸化ナトリウム 水溶液を滴下する。pH ジャンプの範囲は pH 〜
(3) アンモニア 水に塩酸 を滴下する。pH ジャンプの範囲は pH 〜
(4) シュウ酸 水溶液に水酸化カリウム 水溶液を滴下する（2 段階目の中和点）。pH ジャンプの範囲は pH 〜
フェノールフタレインの変色域は pH 〜、メチルオレンジの変色域は pH 〜 とする。指示薬は、その変色域が pH ジャンプの範囲と重なる（共通の pH の値をもつ）ときに使え、重ならないときは使えないものとする。
(1)〜(4) のうち、指示薬としてフェノールフタレインは使えるが、メチルオレンジは使えないものはいくつあるか。その個数を求めよ。
この問題で使うもの
- 滴定曲線と指示薬の選択（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（11 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
各滴定について、与えられた pH ジャンプの範囲と、2 つの指示薬の変色域を数直線上で比べてみましょう。
ヒント 2
変色域と pH ジャンプの範囲が重なる（共通の pH をもつ）とき、その指示薬は使えます。メチルオレンジの変色域の上限 と、フェノールフタレインの変色域の下限 に注目します。
ヒント 3
(1) はどちらの指示薬とも重なり、(3) はメチルオレンジとだけ重なります。(2) と (4) はどうなるか調べましょう。
答えと解説
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解説を読む
指示薬は、中和点付近の pH ジャンプの範囲に変色域が重なっていれば、1 滴の滴下で色が急に変わるので、中和点を知ることができる。問題文の基準にしたがい、各滴定の pH ジャンプの範囲と 2 つの指示薬の変色域が重なるかを調べる。
- フェノールフタレイン：pH 〜
- メチルオレンジ：pH 〜
(1) pH ジャンプは 〜。フェノールフタレインの 〜 はこの中にあり重なる。メチルオレンジの 〜 は 〜 の部分で重なる。よって、どちらの指示薬も使える。（強酸と強塩基の滴定で、pH ジャンプが広いため。）
(2) pH ジャンプは 〜。フェノールフタレインは重なる。メチルオレンジの上限 は より小さいので重ならない。よって、フェノールフタレインだけが使える。（弱酸と強塩基の滴定で、中和点の水溶液 が塩基性のため、pH ジャンプが塩基性側にかたよる。）
(3) pH ジャンプは 〜。フェノールフタレインの下限 は より大きいので重ならない。メチルオレンジは 〜 の部分で重なる。よって、メチルオレンジだけが使える。（強酸と弱塩基の滴定で、中和点の水溶液 が酸性のため。）
(4) pH ジャンプは 〜。(2) と同様に、フェノールフタレインは使えるがメチルオレンジは使えない。（弱酸と強塩基の滴定のため。）
よって、フェノールフタレインは使えるがメチルオレンジは使えないものは (2) と (4) の つである。
別解
フェノールフタレイン（PP）の変色域は pH 8.0〜9.8、メチルオレンジ（MO）の変色域は pH 3.1〜4.4。各滴定の pH ジャンプの範囲と重なるかを調べる。
(1) pH 4.0〜10.0。PP は 8.0〜9.8 が範囲内で重なり使える。MO は 4.0〜4.4 が共通で使える。PP・MO ともに使える。条件（PP は使えるが MO は使えない）にあてはまらない。
(2) pH 7.5〜10.0。PP は 8.0〜9.8 が重なり使える。MO は 3.1〜4.4 と 7.5〜10.0 が重ならず使えない。あてはまる。
(3) pH 4.0〜6.5。PP は 8.0〜9.8 と重ならず使えない。MO は 4.0〜4.4 が重なり使える。あてはまらない。
(4) pH 7.5〜10.0。PP は使え、MO は使えない。あてはまる。
よって (2) と (4) の 2 つ。