塩の分類と水溶液の液性

正塩・酸性塩・塩基性塩を分類し、もとの酸・塩基の強弱から塩の水溶液（ $C H_{3} COONa$ 、 $N H_{4} Cl$ 、 $NaHS O_{4}$ 、 $NaHC O_{3}$ など）の液性を判定できる

前提

酸・塩基の価数と強弱（高校化学酸と塩基）

この技能までの道筋（4 技能）

算数中学高校大学大学院

読み込み中…

右端（太枠）がこの技能です。左へドラッグすると、さらに前の前提をさかのぼれます。技能を押すと、そこまでの道筋が光ります。

一覧で見る（前提が先）

原子・分子と化学式（中学理科化学分野の用語と知識）
イオンと電離・電解質（中学理科化学分野の用語と知識）
酸・アルカリと中和・指示薬（中学理科化学分野の用語と知識）
酸・塩基の価数と強弱（高校化学酸と塩基）

説明

酸と塩基の中和でできる「塩（えん）」を、化学式の形から正塩・酸性塩・塩基性塩の 3 つに分類し、さらにその塩を水に溶かした水溶液が酸性・中性・塩基性のどれになるかを判定できるようになります。塩の水溶液は必ず中性になるわけではなく、もとの酸と塩基の強弱で液性が決まります。中和滴定の終点の液性を考えるときや、指示薬を選ぶときの土台になります。

なぜそうしてよいのか

塩の分類は、化学式の形だけで決まる名前のルールです。もとの酸の $H$ （ $H^{+}$ として出せる $H$ ）も、もとの塩基の $OH$ も残っていない塩を正塩、酸の $H$ が残っている塩（ $NaHS O_{4}$ 、 $NaHC O_{3}$ など）を酸性塩、塩基の $OH$ が残っている塩（ $MgCl (OH)$ など）を塩基性塩といいます。 $C H_{3} COONa$ や $N H_{4} Cl$ は化学式に $H$ を含みますが、 $C H_{3} CO O^{-}$ の $C H_{3}$ の $H$ は酸として出す $H$ ではなく（酢酸 $C H_{3} COOH$ が出せる $H^{+}$ は 1 個だけで、それはすでに $Na$ に置きかわっています）、 $N H_{4}^{+}$ の $H$ も塩基 $N H_{3}$ が酸から受け取った $H^{+}$ に由来するので、酸の $H$ が残っているとはいいません。どちらも正塩です。また、この分類の名前は水溶液の液性を表しているのではない点に注意します（ $NaHC O_{3}$ は酸性塩ですが水溶液は弱い塩基性です）。

液性は、塩が水中で電離してできたイオンが水とどう関わるかで決まります。弱酸は水中でほとんど電離しない、つまり「 $H^{+}$ と結びついた分子の形でいたがる」酸です。そのため弱酸からできたイオン、たとえば $C H_{3} CO O^{-}$ は、水分子 $H_{2} O$ から $H^{+}$ を少し受け取って $C H_{3} COOH$ に戻ります。 $H_{2} O$ から $H^{+}$ が取られると $O H^{-}$ が残るので、水溶液は塩基性になります： $C H_{3} CO O^{-} + H_{2} O ⇄ C H_{3} COOH + O H^{-}$ 。同じように、弱塩基 $N H_{3}$ からできたイオン $N H_{4}^{+}$ は水に $H^{+}$ を渡して $N H_{3}$ に戻り、 $H_{3} O^{+}$ （ $H^{+}$ ）が増えるので酸性になります： $N H_{4}^{+} + H_{2} O ⇄ N H_{3} + H_{3} O^{+}$ 。このように塩のイオンが水と反応して液性が変わることを塩の加水分解といいます。一方、強酸や強塩基からできたイオン（ $C l^{-}$ 、 $N a^{+}$ など）はもとの分子の形に戻ろうとしないので、液性を変えません。

この結果、正塩については「強いほうの性質が出る」と覚えられます。強酸＋強塩基の塩は中性、強酸＋弱塩基の塩は酸性、弱酸＋強塩基の塩は塩基性です。酸性塩は個別に考えます。 $HS O_{4}^{-}$ は強酸の硫酸から $H^{+}$ が 1 個とれたもので、残りの $H^{+}$ もかなり放出するため $NaHS O_{4}$ の水溶液は酸性です。 $HC O_{3}^{-}$ は弱酸の炭酸から $H^{+}$ が 1 個とれたもので、 $H^{+}$ を出す働きより水から $H^{+}$ を受け取って $H_{2} C O_{3}$ に戻る働きのほうが強いため、 $NaHC O_{3}$ の水溶液は弱い塩基性です。

手順

塩の化学式を、塩基由来の陽イオンと酸由来の陰イオンに分ける（例： $C H_{3} COONa \to N a^{+} + C H_{3} CO O^{-}$ ）
分類する：もとの酸の $H$ も塩基の $OH$ も残っていなければ正塩、酸の $H$ が残っていれば酸性塩、塩基の $OH$ が残っていれば塩基性塩
もとの塩基を考える：陽イオンが金属イオンなら $O H^{-}$ を付けた水酸化物（ $N a^{+} \to NaOH$ ）、 $N H_{4}^{+}$ なら $H^{+}$ を 1 個除いたアンモニア（ $N H_{4}^{+} \to N H_{3}$ ）をもとの塩基とする
もとの酸を考える：陰イオンに $H^{+}$ を付けて（酸性塩の陰イオンは、もとの酸まで $H^{+}$ を付けて）もとの酸とする（ $C l^{-} \to HCl$ 、 $C H_{3} CO O^{-} \to C H_{3} COOH$ 、 $HS O_{4}^{-} \to H_{2} S O_{4}$ ）。そのうえで、もとの酸・塩基の強弱を判定する
正塩なら、強酸＋強塩基 → 中性、強酸＋弱塩基 → 酸性、弱酸＋強塩基 → 塩基性と判定する。酸性塩は $NaHS O_{4}$ → 酸性、 $NaHC O_{3}$ → 弱い塩基性のように個別に判定する

例題

次のア〜エの塩をそれぞれ水に溶かした水溶液のうち、塩基性を示すものを 1 つ選べ。
ア　 $NaCl$ 　　イ　 $N H_{4} Cl$ 　　ウ　 $C H_{3} COONa$ 　　エ　 $NaHS O_{4}$

例題の解答

手順 1・2：イオンに分けて分類する。
ア $N a^{+} + C l^{-}$ （正塩）、イ $N H_{4}^{+} + C l^{-}$ （正塩）、ウ $N a^{+} + C H_{3} CO O^{-}$ （正塩）、エ $N a^{+} + HS O_{4}^{-}$ （酸の $H$ が残っているので酸性塩）。

手順 3：もとの塩基を考える。ア・ウ・エは $N a^{+}$ に $O H^{-}$ を付けて $NaOH$ （強塩基）。イは $N H_{4}^{+}$ から $H^{+}$ を除いて $N H_{3}$ （弱塩基）。

手順 4：もとの酸を考える。ア・イは $C l^{-}$ に $H^{+}$ を付けて $HCl$ （強酸）。ウは $C H_{3} COOH$ （弱酸）。エは $HS O_{4}^{-}$ に $H^{+}$ を付けて $H_{2} S O_{4}$ （強酸）。

手順 5：判定する。
ア強酸＋強塩基の正塩 → 中性。
イ強酸＋弱塩基の正塩 → 酸性。
ウ弱酸＋強塩基の正塩 → 塩基性（ $C H_{3} CO O^{-}$ が水から $H^{+}$ を受け取り $O H^{-}$ が増える）。
エ酸性塩 $NaHS O_{4}$ → $HS O_{4}^{-}$ が $H^{+}$ を出すので酸性。

よって塩基性を示すのはウ。

答え:

ウ

よくある誤り

分類名がそのまま液性を表すと考え、酸性塩 $NaHC O_{3}$ の水溶液を酸性としてしまう誤り。正しくは $HC O_{3}^{-} + H_{2} O ⇄ H_{2} C O_{3} + O H^{-}$ の働きのほうが強く、弱い塩基性。
塩は中和でできたものだから水溶液はいつも中性と考え、 $C H_{3} COONa$ や $N H_{4} Cl$ の水溶液を中性としてしまう誤り。正しくは $C H_{3} COONa$ は弱酸＋強塩基で塩基性、 $N H_{4} Cl$ は強酸＋弱塩基で酸性。
弱いほうの性質が出ると逆に覚え、 $N H_{4} Cl$ （ $HCl$ と $N H_{3}$ の塩）を塩基性としてしまう誤り。正しくは $N H_{4}^{+} + H_{2} O ⇄ N H_{3} + H_{3} O^{+}$ により強いほう（強酸）の性質が出て酸性。
$N H_{4}^{+}$ にも金属イオンと同じように $O H^{-}$ を付けて、 $N H_{4} Cl$ のもとの塩基を $N H_{4} OH$ という強塩基と考えてしまう誤り。正しくは $N H_{4}^{+}$ から $H^{+}$ を 1 個除いたアンモニア $N H_{3}$ がもとの塩基で、弱塩基。

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

難易度 1（教科書の例題レベル）
次の 5 種類の塩をそれぞれ水に溶かして水溶液をつくった。水溶液が塩基性を示すものはいくつあるか。整数で答えよ。
塩化ナトリウム $NaCl$ 、酢酸ナトリウム $C H_{3} COONa$ 、塩化アンモニウム $N H_{4} Cl$ 、炭酸ナトリウム $N a_{2} C O_{3}$ 、硝酸カリウム $KN O_{3}$

この技能を使う問題

この技能の次に学べること

滴定曲線と指示薬の選択（高校化学酸と塩基）
塩の加水分解と pH （高校化学化学平衡）