酸・アルカリと中和・指示薬

うすい塩酸に BTB 溶液を加えると黄色になった。ここにうすい水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ加えていくと、やがて緑色になった。このとき、塩酸にふくまれる水素イオン ${\mathrm{H}}^{+}$ と、水酸化ナトリウム水溶液にふくまれる水酸化物イオン $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ が結びついて水ができ、酸とアルカリがたがいの性質を打ち消し合った。

このように、酸とアルカリがたがいの性質を打ち消し合う化学変化を何というか。漢字 2 字で答えよ。

イオンの数を、モデルとして小さな数で考える。うすい塩酸 $10{\text{cm}}^3$ の中には水素イオンが $40$ 個、塩化物イオンが $40$ 個あるものとする。また、うすい水酸化ナトリウム水溶液 $1{\text{cm}}^3$ の中には、ナトリウムイオンが $5$ 個、水酸化物イオンが $5$ 個あるものとする。

この塩酸 $10{\text{cm}}^3$ に、この水酸化ナトリウム水溶液を $6{\text{cm}}^3$ 加えてよくかき混ぜた。このとき、混ぜたあとの水溶液中に残っている水素イオンは何個ですか。

ただし、塩化水素と水酸化ナトリウムは水溶液中ですべて電離しているものとする。

うすい塩酸 A $10{\text{cm}}^3$ に、うすい水酸化ナトリウム水溶液 B を $10{\text{cm}}^3$ 加えると、ちょうど中和した。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させると、白い固体（塩化ナトリウム）が $0.39\text{g}$ 残った。

次に、A $30{\text{cm}}^3$ に B $20{\text{cm}}^3$ を加えてよくかき混ぜた。この水溶液を加熱して水をすべて蒸発させたとき、残る固体の質量は何 g ですか。

ただし、A, B はそれぞれ同じ濃度のものを使い、塩酸にとけている塩化水素は、加熱すると水とともにすべて空気中に出ていくものとする。

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、下の表のア〜カのうちから 1 つ選べ。ただし、温度は $25{}^{\circ }\mathrm{C}$ とする。

水溶液中では、水がわずかに電離して ${\mathrm{H}}^{+}$ と $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ が生じており、水素イオン濃度 $[{\mathrm{H}}^{+}]$ と水酸化物イオン濃度 $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ の積は一定に保たれている。レモン果汁は pH が $7$ より小さい酸性の液体であり、その中の $[{\mathrm{H}}^{+}]$ と $[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}]$ の関係は（ a ）である。また、セッケン水は塩基性を示す液体なので、セッケン水に BTB（ブロモチモールブルー）溶液を加えると（ b ）色を示す。

うすい塩酸 X と、うすい水酸化ナトリウム水溶液 Y がある。X $12{\text{cm}}^3$ に BTB 溶液を加え、Y を少しずつ加えていくと、Y を $8{\text{cm}}^3$ 加えたときに水溶液が緑色になり、ちょうど中和した。

次に、新しく用意した X $18{\text{cm}}^3$ に、Y $20{\text{cm}}^3$ を加えてよくかき混ぜた。混ぜたあとの水溶液中にあるイオンの総数は、Y を加える前の X $18{\text{cm}}^3$ 中にあったイオンの総数の何倍ですか。分数で答えなさい。

ただし、塩化水素と水酸化ナトリウムは水溶液中ですべて電離しているものとし、中和によってできた塩化ナトリウムも水溶液中ですべて電離しているものとする。また、水分子は数えないものとする。

うすい塩酸 P $20{\text{cm}}^3$ に BTB 溶液を数滴加え、うすい水酸化ナトリウム水溶液 Q を少しずつ加えていった。Q を $10{\text{cm}}^3$ 加えたとき、水溶液の色が緑色になり、ちょうど中和した。

その後も同じ Q を加え続けた。Q を加え始めてから合計で何 cm³ 加えたとき、水溶液中の水酸化物イオンの数が、ナトリウムイオンの数のちょうど $\frac{1}{3}$ になりますか。

ただし、塩化水素と水酸化ナトリウムは水溶液中ですべて電離しているものとし、中和によってできた塩化ナトリウムも水溶液中ですべて電離しているものとする。

うすい水酸化ナトリウム水溶液 $10{\text{cm}}^3$ をビーカーにとり、BTB 溶液を数滴加えた。そこへ、こまごめピペットでうすい塩酸を少しずつ加えながら、ガラス棒でよくかき混ぜた。塩酸を $6{\text{cm}}^3$ 加えたところで、水溶液の色は緑色になった。その後、さらに塩酸を加え、加えた塩酸の合計を $10{\text{cm}}^3$ にした。

加えた塩酸の合計が $10{\text{cm}}^3$ になったときのビーカー内の水溶液について述べた文として、あてはまるものを、次のア〜カからすべて選べ。

• ア　BTB 溶液の色は黄色である。
• イ　赤色リトマス紙をつけると、青色に変わる。
• ウ　フェノールフタレイン溶液を加えると、赤色になる。
• エ　マグネシウムリボンを入れると、水素が発生する。
• オ　水溶液中に、ナトリウムイオンは存在しない。
• カ　pH の値は 7 より小さい。

酸・アルカリと中和、指示薬について述べた次のア〜オの文のうち、誤っているものを 1 つ選べ。

• ア　酸性の水溶液に青色リトマス紙をつけると、リトマス紙は赤色に変わる。
• イ　BTB 溶液を加えたうすい水酸化ナトリウム水溶液にうすい塩酸を少しずつ加えていき、液がちょうど中性になったとき、液の色は黄色になる。
• ウ　フェノールフタレイン溶液は、アルカリ性の水溶液に加えると赤色になり、中性や酸性の水溶液に加えても色は変わらず無色である。
• エ　酸の水溶液に共通する性質は、水溶液中の水素イオン ${\mathrm{H}}^{+}$ によるものである。
• オ　中和では、酸の水素イオン ${\mathrm{H}}^{+}$ とアルカリの水酸化物イオン $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ が結びついて水ができる。

ある濃度のうすい塩酸 A と、ある濃度のうすい水酸化ナトリウム水溶液 B がある。A $10{\text{cm}}^3$ に B を少しずつ加えていくと、B を $15{\text{cm}}^3$ 加えたときにちょうど中和した。

次に、A $40{\text{cm}}^3$ をビーカーにとり、B を少しずつ加えていった。B をある体積だけ加えたとき、ビーカー内の水溶液中にあるイオンの総数は、その中にあるナトリウムイオンの数のちょうど $2.4$ 倍であった。このとき加えた B の体積は何 ${\text{cm}}^3$ ですか。

ただし、塩酸中の塩化水素と水酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウムはすべて電離しており、中和で生じた水はほとんど電離せず、生じた塩化ナトリウムは水溶液中ですべて電離しているものとする。また、水溶液中のイオンは、水素イオン・塩化物イオン・ナトリウムイオン・水酸化物イオンだけを考える。

うすい硫酸 A と、うすい水酸化バリウム水溶液 B がある。5 つのビーカーにそれぞれ A を $20{\text{cm}}^3$ ずつ入れ、B をそれぞれ $10{\text{cm}}^3$、$20{\text{cm}}^3$、$30{\text{cm}}^3$、$40{\text{cm}}^3$、$50{\text{cm}}^3$ 加えた。このとき生じた白い沈殿（硫酸バリウム）をろ過して乾燥させ、質量をはかると、次のようになった。

次に、B と同じ物質を、同じ体積あたり B の 2 倍の質量だけ水にとかした水酸化バリウム水溶液 C をつくった。新しいビーカーに A を $30{\text{cm}}^3$ 入れ、C を $50{\text{cm}}^3$ 加えたとき、生じる沈殿の質量は何 g ですか。

ただし、生じた硫酸バリウムはすべて沈殿し、ろ過によって失われないものとする。

うすい塩酸 A と、うすい水酸化ナトリウム水溶液 B がある。5 つの蒸発皿にそれぞれ A を $10{\text{cm}}^3$ ずつ入れ、B をそれぞれ $2{\text{cm}}^3$、$4{\text{cm}}^3$、$6{\text{cm}}^3$、$8{\text{cm}}^3$、$10{\text{cm}}^3$ 加えてよくかき混ぜた。その後、加熱して水をすべて蒸発させ、残った固体の質量をはかると、次のようになった。

次に、別の蒸発皿に A を $20{\text{cm}}^3$ 入れ、B をある体積だけ加えてよくかき混ぜ、同じように水をすべて蒸発させたところ、残った固体の質量は $0.822\text{g}$ であった。このとき加えた B の体積は何 cm³ ですか。

ただし、A, B はそれぞれ同じ濃度のものを使う。塩酸にとけている塩化水素は加熱すると水とともにすべて空気中に出ていき、水酸化ナトリウムは加熱しても変化せず固体として残るものとする。

無色透明の水溶液 X の性質を調べるために、次の実験 1、2 を行った。

実験 1　X を試験管に少量とり、フェノールフタレイン溶液を数滴加えたところ、液の色は無色のまま変化しなかった。

実験 2　別に X をガラス棒で少量とり、青色リトマス紙と赤色リトマス紙にそれぞれつけたところ、どちらのリトマス紙も色が変化しなかった。

次の文は、実験の結果について考察したものである。

「実験 1 の結果だけからわかることは、X が（ a ）ということである。実験 1、2 の結果を合わせて考えると、X に BTB 溶液を数滴加えたとき、液の色は（ b ）になると考えられる。」

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、次の表のア〜オから 1 つ選べ。

次の方法 1〜4 で、気体 A〜D をそれぞれ発生させた。

• 方法 1　亜鉛にうすい塩酸を加えると、気体 A が発生した。
• 方法 2　石灰石にうすい塩酸を加えると、気体 B が発生した。
• 方法 3　二酸化マンガンにうすい過酸化水素水（オキシドール）を加えると、気体 C が発生した。
• 方法 4　塩化アンモニウムと水酸化カルシウムの混合物を加熱すると、気体 D が発生した。

気体 A〜D について述べた文として正しいものを、次のア〜カからすべて選べ。

• ア　A と C は、どちらも水に溶けにくいので、水上置換法で集めることができる。
• イ　B は水に少し溶け、その水溶液に青色リトマス紙をつけると赤色に変わる。
• ウ　D は空気より密度が大きいので、下方置換法で集める。
• エ　C を集めた試験管の口にマッチの火を近づけると、C が音を立てて燃えて水ができる。
• オ　A〜D のうち、空気より密度が小さいものは A と D の 2 つだけである。
• カ　D を水に溶かした水溶液に BTB 溶液を加えると、黄色になる。