酸と塩基（知識）の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校化学酸と塩基（知識）

ブレンステッド・ローリーの定義では、水素イオン $H^{+}$ を相手に与える分子・イオンを酸、 $H^{+}$ を相手から受け取る分子・イオンを塩基という。

次のア〜エの反応式のうち、左辺の $H_{2} O$ が酸としてはたらいているものはどれか。最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。

ア　 $HCl + H_{2} O \to H_{3} O^{+} + C l^{-}$
イ　 $C H_{3} COOH + H_{2} O ⇄ C H_{3} CO O^{-} + H_{3} O^{+}$
ウ　 $N H_{3} + H_{2} O ⇄ N H_{4}^{+} + O H^{-}$
エ　 $N H_{4}^{+} + H_{2} O ⇄ N H_{3} + H_{3} O^{+}$

この問題で使うもの

アレニウスとブレンステッド・ローリーの酸・塩基の定義（説明と入口の問題）

この問題を解けるようになるまで（4 技能）

算数中学高校大学大学院

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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

技能「アレニウスとブレンステッド・ローリーの酸・塩基の定義」のうち、ブレンステッド・ローリーの定義を使います。 $H_{2} O$ が $H^{+}$ を与えたか受け取ったかを調べましょう。

ヒント 2

$H_{2} O$ が $H^{+}$ を受け取ると $H_{3} O^{+}$ に、 $H^{+}$ を与えると $O H^{-}$ になります。

ヒント 3

右辺に $H_{3} O^{+}$ ができている反応式では、 $H_{2} O$ は $H^{+}$ を受け取っています。ア・イ・エの右辺を見比べましょう。

答えと解説

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ウ

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解説を読む

ブレンステッド・ローリーの定義では、反応の中で $H^{+}$ を与えたか受け取ったかで酸・塩基を判定します。左辺の $H_{2} O$ が右辺で何に変わったかを見ます。

$H_{2} O$ が $H^{+}$ を受け取ると $H_{3} O^{+}$ になる → $H_{2} O$ は塩基
$H_{2} O$ が $H^{+}$ を与えると $O H^{-}$ になる → $H_{2} O$ は酸

それぞれの反応式を調べます。

ア　 $H_{2} O$ は $HCl$ から $H^{+}$ を受け取って $H_{3} O^{+}$ になっているので、塩基としてはたらいている。誤り。
イ　 $H_{2} O$ は $C H_{3} COOH$ から $H^{+}$ を受け取って $H_{3} O^{+}$ になっているので、塩基としてはたらいている。誤り。
ウ　 $H_{2} O$ は $N H_{3}$ に $H^{+}$ を与えて $O H^{-}$ になっている（ $N H_{3}$ は $H^{+}$ を受け取って $N H_{4}^{+}$ になる）ので、酸としてはたらいている。正しい。
エ　 $H_{2} O$ は $N H_{4}^{+}$ から $H^{+}$ を受け取って $H_{3} O^{+}$ になっているので、塩基としてはたらいている。誤り。

なお、アレニウスの定義（水に溶けて $H^{+}$ を生じる物質が酸、 $O H^{-}$ を生じる物質が塩基）では、水溶液中の溶質についてしか酸・塩基を考えないため、溶媒の $H_{2} O$ を酸・塩基として扱うことはできません。ブレンステッド・ローリーの定義では、このように $H_{2} O$ が相手によって酸にも塩基にもなることを説明できます。

よって答えはウです。

別解

H2O が酸（H+ を与える側）となるのは、H2O から OH- が生じる反応。ア：H2O が H+ を受け取り H3O+ になるので塩基。イ：同じく H2O は塩基。ウ：H2O が NH3 に H+ を与え OH- になるので酸。エ：H2O が H+ を受け取り H3O+ になるので塩基。よってウ。

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