塩の水溶液の液性

もとの酸・塩基の強弱から、正塩の水溶液の液性（加水分解）と、 $NaHS O_{4}$ ・ $NaHC O_{3}$ などの酸性塩の液性を判定できる

前提

中和反応と塩の分類（高校化学酸と塩基（知識））
水の電離と pH・身のまわりの物質の液性（高校化学酸と塩基（知識））

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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）
アレニウスとブレンステッド・ローリーの酸・塩基の定義（高校化学酸と塩基（知識））
酸・塩基の価数・強弱と電離度（高校化学酸と塩基（知識））
中和反応と塩の分類（高校化学酸と塩基（知識））
水の電離と pH・身のまわりの物質の液性（高校化学酸と塩基（知識））

説明

塩は中和でできた物質ですが、水に溶かしたときの液性は中性とは限りません。この技能では、塩がどの酸とどの塩基からできたかを考え、その強弱から正塩の水溶液が酸性・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。また、 $NaHS O_{4}$ （酸性）や $NaHC O_{3}$ （弱い塩基性）のような酸性塩の液性も判定できるようになります。

なぜそうしてよいのか

塩を水に溶かすと、陽イオンと陰イオンに電離します。強酸・強塩基からできたイオン（ $N a^{+}$ 、 $K^{+}$ 、 $C l^{-}$ 、 $N O_{3}^{-}$ 、 $S O_{4}^{2 -}$ など）は、水と反応しないので、 $[H^{+}]$ と $[O H^{-}]$ の大小を変えません。ところが、弱酸からできた陰イオンは、水から $H^{+}$ を受け取って電離しにくい弱酸の分子に一部戻ろうとします。たとえば $C H_{3} CO O^{-} + H_{2} O ⇄ C H_{3} COOH + O H^{-}$ となり、 $O H^{-}$ が増えるので塩基性になります。同じように、弱塩基からできた陽イオンは水に $H^{+}$ を渡して弱塩基の分子に戻ろうとします。 $N H_{4}^{+} + H_{2} O ⇄ N H_{3} + H_{3} O^{+}$ となり、 $H_{3} O^{+}$ （ $H^{+}$ ）が増えるので酸性になります。このように、塩のイオンが水と反応して液性が変わる現象を、塩の加水分解といいます。

まとめると、正塩の水溶液は「強いほうの性質が表れる」と覚えられます。強酸＋強塩基の正塩（ $NaCl$ 、 $KN O_{3}$ 、 $N a_{2} S O_{4}$ など）は中性、強酸＋弱塩基の正塩（ $N H_{4} Cl$ 、 $CuS O_{4}$ など）は酸性、弱酸＋強塩基の正塩（ $C H_{3} COONa$ 、 $N a_{2} C O_{3}$ など）は塩基性です。

酸性塩は、陰イオンに残っている H のふるまいで決まります。 $NaHS O_{4}$ の $HS O_{4}^{-}$ は強酸である硫酸から 1 個だけ $H^{+}$ がとれたもので、さらに $HS O_{4}^{-} \to H^{+} + S O_{4}^{2 -}$ と $H^{+}$ を出すので、水溶液は酸性です。一方、 $NaHC O_{3}$ の $HC O_{3}^{-}$ は弱酸である炭酸からできたイオンで、 $H^{+}$ を出すはたらきより、水から $H^{+}$ を受け取って $O H^{-}$ を生じるはたらき（ $HC O_{3}^{-} + H_{2} O ⇄ H_{2} C O_{3} + O H^{-}$ ）のほうが強いので、水溶液は弱い塩基性になります。名前が「酸性塩」でも水溶液が酸性とは限らないことに注意しましょう。

手順

塩を陽イオンと陰イオンに分け、もとの塩基ともとの酸を特定する。例： $C H_{3} COONa$ → 陽イオン $N a^{+}$ （もとの塩基 $NaOH$ ）、陰イオン $C H_{3} CO O^{-}$ （もとの酸 $C H_{3} COOH$ ）。
もとの酸・塩基がそれぞれ強いか弱いかを判定する。強酸： $HCl$ ・ $HN O_{3}$ ・ $H_{2} S O_{4}$ 。強塩基： $NaOH$ ・ $KOH$ ・ $Ca (OH)_{2}$ ・ $Ba (OH)_{2}$ 。それ以外（ $C H_{3} COOH$ ・ $H_{2} C O_{3}$ 、 $N H_{3}$ ・ $Cu (OH)_{2}$ など）は弱い。
正塩なら、強いほうの性質が表れると判定する。強酸＋強塩基 → 中性、強酸＋弱塩基 → 酸性、弱酸＋強塩基 → 塩基性。
酸性塩なら個別に判定する。 $NaHS O_{4}$ は $HS O_{4}^{-}$ が $H^{+}$ を出すので酸性。 $NaHC O_{3}$ は $HC O_{3}^{-}$ が $O H^{-}$ を生じるはたらきのほうが強いので弱い塩基性。
判定した液性を、必要に応じて pH（25℃で酸性 $< 7$ 、中性 $= 7$ 、塩基性 $> 7$ ）に結びつける。

例題

次の塩のうち、その水溶液が塩基性を示すものを、次のア〜エのうちから 1 つ選べ。
ア　 $NaCl$
イ　 $N H_{4} Cl$
ウ　 $NaHS O_{4}$
エ　 $C H_{3} COONa$

例題の解答

手順 1・2 でもとの酸・塩基とその強弱を調べ、手順 3・4 で液性を判定する。
ア： $NaCl$ は強酸 $HCl$ と強塩基 $NaOH$ からできた正塩なので中性（手順 3）。
イ： $N H_{4} Cl$ は強酸 $HCl$ と弱塩基 $N H_{3}$ からできた正塩なので酸性（手順 3）。
ウ： $NaHS O_{4}$ は酸性塩で、 $HS O_{4}^{-}$ が $H^{+}$ を出すので酸性（手順 4）。
エ： $C H_{3} COONa$ は弱酸 $C H_{3} COOH$ と強塩基 $NaOH$ からできた正塩なので塩基性（手順 3）。 $C H_{3} CO O^{-} + H_{2} O ⇄ C H_{3} COOH + O H^{-}$ で $O H^{-}$ が増える。
以上より、塩基性を示すのはエ。

答え:

エ

よくある誤り

塩は中和でできたものだから、水溶液はいつも中性だとしてしまう誤り。正しくは、中性になるのは強酸＋強塩基の正塩（ $NaCl$ など）で、 $N H_{4} Cl$ は酸性、 $C H_{3} COONa$ は塩基性を示す。
酸性塩の水溶液は酸性、正塩の水溶液は中性だとしてしまう誤り。正しくは、塩の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、正塩 $N a_{2} C O_{3}$ の水溶液は塩基性を示す。
弱いほうの性質が表れるとしてしまう誤り。たとえば $C H_{3} COONa$ を「酢酸からできているので酸性」とするのは誤りで、正しくは弱酸の陰イオンが $C H_{3} CO O^{-} + H_{2} O ⇄ C H_{3} COOH + O H^{-}$ と反応して $O H^{-}$ を生じるので、強いほう（強塩基 $NaOH$ 側）の性質の塩基性になる。
$NaHS O_{4}$ と $NaHC O_{3}$ を同じ液性だとしてしまう誤り。正しくは、強酸由来の $HS O_{4}^{-}$ は $H^{+}$ を出すので $NaHS O_{4}$ は酸性、弱酸由来の $HC O_{3}^{-}$ は $O H^{-}$ を生じるはたらきのほうが強いので $NaHC O_{3}$ は弱い塩基性である。

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）
次の文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして最も適当なものを、下のア〜カから 1 つ選べ。
正塩の水溶液の液性は、もとの酸と塩基の強弱によって決まる。酢酸ナトリウム $C H_{3} COONa$ の水溶液は（　a　）を示し、塩化アンモニウム $N H_{4} Cl$ の水溶液は（　b　）を示す。
a b
ア酸性塩基性
イ中性酸性
ウ塩基性酸性
エ塩基性中性
オ中性中性
カ酸性中性

	a	b
ア	酸性	塩基性
イ	中性	酸性
ウ	塩基性	酸性
エ	塩基性	中性
オ	中性	中性
カ	酸性	中性

この技能を使う問題

	a	b
ア	酸性	メチルオレンジ
イ	塩基性	フェノールフタレイン
ウ	塩基性	メチルオレンジ
エ	酸性	フェノールフタレイン

この技能の次に学べること

指示薬の変色域と滴定曲線（高校化学酸と塩基（知識））
油脂とセッケン・合成洗剤（高校化学有機化合物（知識））