問1
★
酸とアルカリ
酸が水に溶けたときに生じるイオンは何か。名前で答えよ。
答えを見る
答え水素イオン
酸は H⁺、アルカリは OH⁻ を生じる。
中学理科 / 化学分野
Unit 09
酸・アルカリと中和
レモンが酸っぱいのはなぜ？石けんがぬるぬるするのは？
酸・アルカリの正体とpH、そして中和の仕組みを学ぼう。
🔴 酸・🔵 アルカリ📊 pH スケール⚗️ 中和と塩
1
酸とアルカリ
レモン・お酢・胃液が酸っぱいのは「酸」の仲間だから。逆に石けん水や重曹水のようにぬるぬる・苦みを感じるものは「アルカリ」の仲間。この違いは、水に溶けたときに何のイオンが出てくるかで決まる。
水に溶けると水素イオン（H⁺）を生じるものを酸、 水酸化物イオン（OH⁻）を生じるものをアルカリという。
🔴 酸の性質と例
- 水溶液は酸性（pH < 7）
- 青色リトマス紙を赤に変える
- BTB溶液が黄色になる
- 金属と反応して水素 H₂ を発生させる
- 例：塩酸（HCl）・硫酸（H₂SO₄）・酢酸（CH₃COOH）
🔵 アルカリの性質と例
- 水溶液はアルカリ性（pH > 7）
- 赤色リトマス紙を青に変える
- BTB溶液が青色になる
- フェノールフタレインが赤色になる
- 例：水酸化ナトリウム（NaOH）・水酸化カリウム（KOH）・アンモニア水（NH₃ aq）
❌ よくある誤解
誤：酸は必ず金属を溶かし、水素を発生させる
正：塩酸や硫酸は金属と反応して水素を発生させるが、酢酸のような弱い酸も反応はするものの、発生する水素の量や反応の速さが異なる。また金の様に、強い酸にも溶けにくい金属もある
「酸性である」ことと「金属との反応の激しさ」は別軸で考える必要がある。酸の種類によって反応性が大きく異なる。
高校化学基礎では、酸・アルカリの定義がさらに一般化され、「アレニウスの定義（H⁺・OH⁻を生じる）」に加えて「ブレンステッド・ローリーの定義（H⁺を与えるか受け取るか）」を学ぶ。これにより、OH⁻を持たないアンモニア(NH₃)がなぜ塩基（アルカリ）としてはたらけるのかも説明できるようになる。化学基礎・単元9と関連
📖 化学基礎「酸・塩基の定義」を見てみる
2
pH——酸性・アルカリ性の強さ
酸性・アルカリ性の「強さ」を表す物差しがpH。真ん中の7が中性、それより小さいほど酸性が強く、大きいほどアルカリ性が強いというルールになっている。
pH（ペーハー）は溶液の酸性・アルカリ性の強さを 0〜14 の数値で表す指標。 pH 7 が中性・7未満が酸性・7より大きいとアルカリ性。
図1：pHスケール。数字が小さいほど酸性が強く、大きいほどアルカリ性が強い。
🌈 指示薬の色の変化
| 指示薬 | 酸性 | 中性 | アルカリ性 |
|---|---|---|---|
| リトマス紙（青） | 赤に変わる | 変化なし（青） | 変化なし（青） |
| リトマス紙（赤） | 変化なし（赤） | 変化なし（赤） | 青に変わる |
| BTB溶液 | 黄色 | 緑色 | 青色 |
| フェノールフタレイン | 無色 | 無色 | 赤色 |
| pH試験紙 | 色で pH の数値を読み取る（万能指示薬） | ||
💡 なぜpHが1違うと、酸性の強さが大きく変わるのか？
pHは、水溶液中のH⁺の濃度をもとにした数値で、pHが1小さくなるとH⁺の濃度は10倍になるという特殊な目盛りになっている。つまりpH3の溶液はpH4の溶液よりH⁺が10倍濃く、pH2の溶液はpH4の溶液より100倍も濃い。目盛りが1つ違うだけで、実際の酸性の強さは大きく異なる。
高校化学基礎では、pHが「水素イオン濃度[H⁺]の逆数の対数」として定義されることを学び、[H⁺]からpHを計算したり、逆にpHから[H⁺]を求めたりする計算問題を扱うようになる。水のイオン積[H⁺][OH⁻]=一定という関係も、この計算の土台になる。化学基礎・単元10と関連
📖 化学基礎「pH（水素イオン指数）」を見てみる
3
中和と塩
胃薬は、胃の中の余分な酸を「中和」して弱める薬。酸とアルカリを混ぜると、お互いの性質を打ち消し合い、水と新しい物質（塩）ができる。この反応を中和という。
酸とアルカリを混ぜると、H⁺ と OH⁻ が結びついて水になる——これを中和という。 同時に、酸の陰イオンとアルカリの陽イオンが結びついて塩（えん）ができる。
中和の基本式
H⁺ + OH⁻ → H₂O
塩酸と水酸化ナトリウムの中和：HCl + NaOH → NaCl + H₂O
図2：HCl と NaOH の中和。H⁺ と OH⁻ が打ち消し合い、Na⁺ と Cl⁻ が食塩 NaCl を形成する。
🧂 塩（えん）の例
| 酸 | アルカリ | できる塩 | 塩の名前 |
|---|---|---|---|
| HCl（塩酸） | NaOH | NaCl | 塩化ナトリウム |
| H₂SO₄（硫酸） | NaOH | Na₂SO₄ | 硫酸ナトリウム |
| HNO₃（硝酸） | KOH | KNO₃ | 硝酸カリウム |
| H₂SO₄（硫酸） | Ca(OH)₂ | CaSO₄ | 硫酸カルシウム（石膏） |
❌ よくある誤解
誤：中和とは「酸とアルカリを混ぜてpHが7の中性になること」である
正：中和とはH⁺とOH⁻が結びついて水になる反応そのものを指し、混ぜた量によって中性にならないこともある。酸が余ればpHは7未満、アルカリが余ればpHは7より大きくなる
「中和反応が起きている＝ちょうど中性になる」ではない。中和反応は酸とアルカリを混ぜた瞬間から少しずつ進んでおり、ちょうど過不足なく反応しきった点だけがpH7（中性）になる。
高校化学基礎では、中和反応を「酸の物質量×価数 ＝ アルカリの物質量×価数」という量的関係で計算する「中和滴定」を学ぶ。ビュレットやホールピペットを使った実験操作、滴定曲線の読み取りまで、中和を定量的に扱えるようになる。化学基礎・単元12と関連
📖 化学基礎「中和滴定の原理」を見てみる
🎯 テストでの問われ方
定期テストでは、指示薬の色の変化を暗記させる問題、酸とアルカリを混ぜたときのイオンの数の変化をグラフから読み取らせる問題が頻出。高校入試では、酸・アルカリの水溶液を混ぜる実験でBTB溶液の色の変化とイオンの過不足を結びつけて考察させる問題が定番となっている。
🎯 練習問題
まず自分で解いてから、「答えを見る」を押して確かめよう。
問2
★
指示薬
BTB溶液は、アルカリ性の水溶液で何色になるか。
- ア黄色
- イ緑色
- ウ青色
- エ赤色
答えを見る
答えウ
BTB溶液は、酸性で黄色、中性で緑色、アルカリ性で青色。
問3
★★
中和と塩
硝酸（HNO₃）と水酸化カリウム（KOH）の中和でできる塩の名前を答えよ。
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答え硝酸カリウム
酸の陰イオン（NO₃⁻）とアルカリの陽イオン（K⁺）が結びつく。
問4
★★
pHと酸性の強さ
pH 3 の水溶液の水素イオン（H⁺）の濃度は、pH 4 の水溶液の何倍か。
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答え10倍
pHが1小さくなると、H⁺の濃度は10倍。
問5
★★★
pHと酸性の強さ
pH 2 の水溶液の水素イオン（H⁺）の濃度は、pH 5 の水溶液の何倍か。
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答え1000倍
pHが3小さいので、10 × 10 × 10。
問6
★★★
中和とイオンの数
水素イオン H⁺ を30個含む塩酸に、水酸化物イオン OH⁻ を20個含む水酸化ナトリウム水溶液を加えた。中和が起こったあと、水溶液中に残っている H⁺ は何個か。
答えを見る
答え10個
H⁺ と OH⁻ は1個ずつ結びついて水になる。30 − 20。
✅ この単元のまとめ
- 酸：H⁺ を生じる（HCl・H₂SO₄ など）、pH < 7
- アルカリ：OH⁻ を生じる（NaOH・KOH など）、pH > 7
- 中性：pH = 7（H⁺ と OH⁻ が同量）
- 指示薬：リトマス・BTB・フェノールフタレインで酸性/アルカリ性を判別
- 中和：H⁺ + OH⁻ → H₂O（酸とアルカリを打ち消し合う反応）
- 塩（えん）：中和で H₂O と一緒に生成する物質（例：NaCl）
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