中和反応と塩の分類

中和反応でできる塩を、組成によって正塩・酸性塩・塩基性塩に分類できる（例: $NaHC O_{3}$ は酸性塩）

前提

酸・塩基の価数・強弱と電離度（高校化学酸と塩基（知識））

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酸・塩基の価数・強弱と電離度（高校化学酸と塩基（知識））

説明

酸と塩基が中和すると、水とともに、酸の陰イオンと塩基の陽イオンが結びついた「塩」ができます。2 価以上の酸や塩基が中和するときは、 $H^{+}$ や $O H^{-}$ が一部残ったままの塩ができることがあります。この技能では、塩の化学式（組成）を見て、正塩・酸性塩・塩基性塩のどれにあたるかを分類できるようになります。

なぜそうしてよいのか

中和は、酸の $H^{+}$ と塩基の $O H^{-}$ が結びついて水 $H_{2} O$ になる反応です。たとえば $HCl + NaOH \to NaCl + H_{2} O$ では、酸の $H^{+}$ も塩基の $O H^{-}$ もすべて水になり、残りの $N a^{+}$ と $C l^{-}$ が塩 $NaCl$ をつくります。

ところが 2 価の酸 $H_{2} S O_{4}$ に 1 価の塩基 $NaOH$ を同じ物質量だけ反応させると、 $H_{2} S O_{4} + NaOH \to NaHS O_{4} + H_{2} O$ となり、酸の H のうち 1 個が中和されずに塩の中に残ります。同じように、2 価の塩基 $Mg (OH)_{2}$ と 1 価の酸 $HCl$ を同じ物質量だけ反応させると $MgCl (OH)$ ができ、塩基の OH が 1 個残ります。そこで、塩の組成に注目して、
・酸の H（ $H^{+}$ になりうる H）が残っている塩 → 酸性塩（例： $NaHC O_{3}$ 、 $NaHS O_{4}$ ）
・塩基の OH が残っている塩 → 塩基性塩（例： $MgCl (OH)$ 、 $CuCl (OH)$ ）
・どちらも残っていない塩 → 正塩（例： $NaCl$ 、 $N a_{2} S O_{4}$ 、 $N a_{2} C O_{3}$ 、 $N H_{4} Cl$ 、 $C H_{3} COONa$ ）
と分類します。

ここで「酸の H」とは、もとの酸が $H^{+}$ として出せる H のことです。 $N H_{4} Cl$ の $N H_{4}^{+}$ の H は塩基 $N H_{3}$ が受け取った $H^{+}$ に由来するもので、酸の H が中和されずに残ったものではないので、 $N H_{4} Cl$ は正塩です。 $C H_{3} COONa$ の $C H_{3}$ の H も、もともと $H^{+}$ として出せない H なので、正塩です。また、この分類は組成による名前であり、水溶液の液性（酸性・中性・塩基性）とは別のものです。たとえば酸性塩の $NaHC O_{3}$ の水溶液は弱い塩基性、正塩の $N H_{4} Cl$ の水溶液は弱い酸性、正塩の $N a_{2} C O_{3}$ や $C H_{3} COONa$ の水溶液は塩基性を示します。

手順

塩の化学式を、陽イオン（金属イオンや $N H_{4}^{+}$ ）と陰イオン（酸から $H^{+}$ がとれた部分や $O H^{-}$ ）に分けて考える。例： $NaHC O_{3}$ は $N a^{+}$ と $HC O_{3}^{-}$ 。
陰イオンの中に、もとの酸が $H^{+}$ として出せる H が残っているかを調べる。残っていれば酸性塩（ $HC O_{3}^{-}$ 、 $HS O_{4}^{-}$ など）。
塩の中に塩基由来の $OH$ が残っているかを調べる。残っていれば塩基性塩（ $MgCl (OH)$ など）。
どちらも残っていなければ正塩と判定する。 $N H_{4}^{+}$ の H や $C H_{3} CO O^{-}$ の $C H_{3}$ の H は「酸の H が残ったもの」ではないので、 $N H_{4} Cl$ や $C H_{3} COONa$ は正塩。
分類の名前と水溶液の液性を混同しない。分類は組成だけで決まり、液性は別に考える。

例題

次の塩のうち、酸性塩であるものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア　 $N H_{4} Cl$
イ　 $C H_{3} COONa$
ウ　 $NaHS O_{4}$
エ　 $MgCl (OH)$

例題の解答

手順 1 でイオンに分け、手順 2〜4 で判定する。
ア： $N H_{4}^{+}$ と $C l^{-}$ 。 $N H_{4}^{+}$ の H は塩基 $N H_{3}$ が受け取った $H^{+}$ に由来し、酸の H は残っていない。OH もない。よって正塩（手順 4）。
イ： $N a^{+}$ と $C H_{3} CO O^{-}$ 。酢酸が $H^{+}$ として出せる H は $- COOH$ の 1 個だけで、それはとれている。OH もない。よって正塩（手順 4）。
ウ： $N a^{+}$ と $HS O_{4}^{-}$ 。2 価の酸 $H_{2} S O_{4}$ の H が 1 個残っている。よって酸性塩（手順 2）。
エ： $M g^{2 +}$ 、 $C l^{-}$ 、 $O H^{-}$ 。塩基の OH が残っている。よって塩基性塩（手順 3）。
以上より、酸性塩はウ。

答え:

ウ

よくある誤り

酸性塩の水溶液は必ず酸性を示すとしてしまう誤り。正しくは、分類は組成による名前で液性とは別であり、酸性塩 $NaHC O_{3}$ の水溶液は弱い塩基性を示す（正塩 $N H_{4} Cl$ の水溶液は弱い酸性、正塩 $N a_{2} C O_{3}$ の水溶液は塩基性）。
化学式に H が入っていれば酸性塩だとしてしまう誤り。たとえば $N H_{4} Cl$ や $C H_{3} COONa$ を酸性塩とするのは誤りで、正しくはこれらの H は酸が $H^{+}$ として出せる H の残りではないので、どちらも正塩である。
塩基性塩を、水溶液が塩基性を示す塩のことだと考えてしまう誤り。たとえば水溶液が塩基性を示す $N a_{2} C O_{3}$ や $C H_{3} COONa$ を塩基性塩とするのは誤りで、正しくは塩基性塩は塩基の OH が残った塩（ $MgCl (OH)$ など）であり、 $N a_{2} C O_{3}$ や $C H_{3} COONa$ は OH も酸の H も残っていないので組成による分類は正塩である。
$NaHC O_{3}$ と $N a_{2} C O_{3}$ を同じ分類にしてしまう誤り。正しくは、 $H_{2} C O_{3}$ の H が 1 個残る $NaHC O_{3}$ は酸性塩、H が残らない $N a_{2} C O_{3}$ は正塩である。

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）
塩は、その組成によって正塩・酸性塩・塩基性塩に分類される。次のア〜オの塩のうち、塩基性塩に分類されるものとして最も適当なものを、1 つ選べ。
- ア　塩化ナトリウム $NaCl$
- イ　硫酸水素ナトリウム $NaHS O_{4}$
- ウ　炭酸ナトリウム $N a_{2} C O_{3}$
- エ　塩化水酸化マグネシウム $MgCl (OH)$
- オ　塩化アンモニウム $N H_{4} Cl$

この技能を使う問題

この技能の次に学べること

塩の水溶液の液性（高校化学酸と塩基（知識））