【過去問】酸と塩基・pHとは？液性の見分け方を解説｜危険物取扱者【甲、乙、丙】

酸と塩基は、水溶液中で生じるイオンによって区別します。

酸は水素イオンH⁺、塩基は水酸化物イオンOH⁻を生じます。

pHは液性を表す指標で、7が中性、小さいほど酸性、大きいほどアルカリ性です。

この記事では、定義・性質・指示薬・pHスケールを図解し、過去問で確認します。

このページを見たら危険物取扱者の物理・化学に出てくる「酸・塩基・pH」が得点源となるはず！

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1. 酸とは

酸とは水に溶けて水素イオンH+を生じる物質。青色リトマス紙を赤色に変え、水溶液は酸味を示し、多くの金属と反応して水素を発生する。

酸は「他の物質に水素イオンH⁺を与えることができる物質」とも定義される。水溶液中で生じた水素イオンは、実際には水と結びついてオキソニウムイオンになっている。

硫酸などの酸を亜鉛と接触させると水素が発生する。酸と塩基を中和させると塩と水ができる。

名前に「酸」が付いても、酸素を含むとは限らない。硫酸（H２SO４）や硝酸（HNO３）は酸素を含むが、塩酸（HCl）や硫化水素（H２S）は酸素を含まない。「酸はすべて酸素を含む」は誤り。

2. 塩基（アルカリ）とは

塩基とは水に溶けて水酸化物イオンOH-を生じる物質。赤色リトマス紙を青色に変え、水溶液は手につけるとぬるぬるした感触を示す。

塩基は「他の物質から水素イオンH⁺を受け取ることができる物質」とも定義される。水溶液はぬるぬるした感触で苦味があり、酸と違って一般に金属とは反応しにくい。

酸と塩基の性質は対になっている。生じるイオン・リトマス紙・味・金属との反応をセットで覚える。リトマス紙は酸が青→赤、塩基が赤→青で、この向きを入れ替えた選択肢が定番のひっかけ。

「H⁺を与える物質が酸、受け取る物質が塩基」という見方では、同じ物質でも相手によって役割が変わる。アンモニアと水の反応（NH３＋H２O→NH４⁺＋OH⁻）では、水がH⁺を与えるので水は酸。塩化水素と水の反応（HCl＋H２O→H３O⁺＋Cl⁻）では、水がH⁺を受け取るので水は塩基としてはたらく。

3. pH（水素イオン指数）とは

pHは水溶液中の水素イオン濃度を表す指標で、０〜14の範囲をとる。pH７が中性、７未満が酸性（小さいほど強酸）、７超がアルカリ性（大きいほど強塩基）。

pHは水素イオン濃度が高いほど小さくなる（pH＝−log［H⁺］）。水素イオンが多い＝酸性が強い＝pHが小さい、という逆向きの関係。「濃度が高いとpHも大きい」は誤り。

25℃の純水はpH７で、このときの水素イオン濃度は1.0×10⁻⁷mol/L。pHは液性（酸性・中性・塩基性）の程度を表す指標で、温度を表すものではない。

水素イオン濃度が［H⁺］＝1.0×10⁻ⁿmol/Lのとき、pHはn。たとえば0.001mol/L（＝10⁻³）ならpH３、0.00001mol/L（＝10⁻⁵）ならpH５。0.0…01の小数点以下のけた数がそのままpHになり、濃度が10分の１になるごとにpHは１ずつ大きくなる。

液性は指示薬で調べる。リトマス紙は酸性で赤、アルカリ性で青を示し、pH試験紙を使えば色の変化からおおよそのpHの値まで読み取れる。

4. pHスケールと酸・塩基の性質

pHの範囲	液性	リトマス紙	代表的な性質	強弱の向き
０〜６	酸性	青→赤	酸味・金属と反応し水素発生	小さいほど強い酸
７	中性	変化なし	純水など	—
８〜14	アルカリ性	赤→青	ぬるぬるした感触	大きいほど強い塩基

強酸・弱酸／強塩基・弱塩基

水中でほぼ完全に電離してH+（またはOH-）を多く生じるものを強酸・強塩基、一部しか電離しないものを弱酸・弱塩基という。強弱は「電離のしやすさ」で決まり、水溶液の濃さ（濃度）とは別の概念である点に注意。

pHの問題は「７より小さいか大きいか」を先に決める。pH３は７より小さいので酸性。「酸性で、かつ中性に最も近いもの」なら、まず７未満に絞り、その中で７にいちばん近い値を選ぶ。7.1は７に近くても７より大きいので塩基性。

酸と塩基が反応して互いの性質を打ち消しあい、塩と水ができる反応を中和という。塩酸（pHは７より小さい）と水酸化ナトリウム水溶液（pHは７より大きい）を適量混ぜると食塩と水ができ、同量の強酸と強塩基からできた食塩水はpH７の中性になる。

酸の強弱は電離度（どれだけ電離するか）で決まり、分子量・水溶液の量・色とは関係ない。また「強い・弱い」は電離のしやすさ、「濃い・薄い」は溶けている量の問題で、別の軸。強酸でも薄ければpHは中性寄りになり、弱酸でも濃ければそれなりに酸性を示す。

代表的な強酸は塩酸（HCl）・硝酸（HNO３）・硫酸（H２SO４）の３つ。酢酸・炭酸・シュウ酸・リン酸・硫化水素は弱酸。強塩基は水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、弱塩基はアンモニアなど。

酸１分子が出せるH⁺の数を、酸の価数という。塩酸・硝酸・酢酸は１価（一塩基酸）、硫酸・硫化水素は２価、リン酸は３価。酢酸（CH３COOH）はHを４個もつが、H⁺として出せるのはCOOHのHの１個だけ。塩基も同じ考え方で、水酸化ナトリウム（NaOH）は１価の塩基。

【過去問】酸と塩基・pHとは？液性の見分け方

酸と塩基の説明について、次のうち誤っているものはどれか。

1. 酸とは、水に溶けて水素イオンH⁺を生じる物質、または他の物質に水素イオンH⁺を与えることができる物質をいう。
2. 酸は、赤色のリトマス紙を青色に変え、塩基は、青色のリトマス紙を赤色に変える。
3. 塩基とは、水に溶けて水酸化物イオンOH⁻を生じる物質、または他の物質から水素イオンH⁺を受け取ることができる物質をいう。
4. 酸性・塩基性の強弱は、水素イオン指数（pH）で表される。
5. 中和とは、酸と塩基が反応し互いにその性質を打ち消しあうことをいう。

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正解２

解説

誤っているのは２。リトマス紙の色の変化が逆になっている。正しくは、酸は青色リトマス紙を赤色に、塩基は赤色リトマス紙を青色に変える。１（酸の定義）、３（塩基の定義）、４（pHで強弱を表す）、５（中和の定義）はいずれも正しい。

間違えやすいポイント

「酸は青→赤」「塩基は赤→青」。酸っぱいレモンは赤く変えると覚える。

次の文の（ ）内のA～Dに当てはまる語句の組合せとして、正しいものはどれか。
「（A）とは水素イオンを与える物質であり、（B）とは水素イオンを受け取る物質であるということができる。これによれば、水溶液中におけるアンモニアと水の反応では水は（C）としてはたらき、塩化水素と水の反応では水は（D）としてはたらく。」

1. A 酸／B 塩基／C 酸／D 酸
2. A 酸／B 塩基／C 酸／D 塩基
3. A 酸／B 塩基／C 塩基／D 酸
4. A 塩基／B 酸／C 酸／D 塩基
5. A 塩基／B 酸／C 塩基／D 酸

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正解２

解説

正しいのは２。水素イオン（H⁺）を与える物質が酸（A）、受け取る物質が塩基（B）。アンモニアと水の反応（NH₃＋H₂O→NH₄⁺＋OH⁻）では、水がアンモニアにH⁺を与えるので、水は酸（C）としてはたらく。塩化水素と水の反応（HCl＋H₂O→H₃O⁺＋Cl⁻）では、水が塩化水素からH⁺を受け取るので、水は塩基（D）としてはたらく。同じ水でも、相手によって酸にも塩基にもなる。

間違えやすいポイント

H⁺を渡す側が酸、受け取る側が塩基。水は相手しだいでどちらにもなる。

酸の性状について、次のうち誤っているものはどれか。

1. 酸は水溶液中で電離して、水素イオン（オキソニウムイオン）を生じる。
2. すっぱい味がする。
3. 酸はすべて酸素を含む化合物である。
4. 硫酸等の酸を亜鉛と接触させると、水素が発生する。
5. 酸と塩基を中和させると塩と水を生じる。

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正解３

解説

誤っているのは３。酸には、硫酸（H₂SO₄）や硝酸（HNO₃）のように酸素を含むものと、塩酸（HCl）や硫化水素（H₂S）のように酸素を含まないものがある。１（電離して水素イオンを生じ、水中ではオキソニウムイオンとして存在する）、２（酸味）、４（亜鉛と反応して水素が発生）、５（中和で塩と水）はいずれも正しい。

間違えやすいポイント

名前に「酸」が付いても酸素を含むとは限らない。塩酸（HCl）が代表例。

一塩基酸は、次のうちどれか。

1. 酢酸
2. リン酸
3. 水酸化ナトリウム
4. 硫化水素
5. 硫酸

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正解１

解説

正しいのは１。一塩基酸（１価の酸）は、１分子から水素イオンH⁺を１個出せる酸で、酢酸（CH₃COOH）のほか、塩酸（HCl）や硝酸（HNO₃）が該当する。酢酸は水素原子を４個もつが、H⁺として出せるのはCOOHのHの１個だけ。２のリン酸（H₃PO₄）は３価の酸。３の水酸化ナトリウム（NaOH）は酸ではなく、１価の塩基。４の硫化水素（H₂S）と５の硫酸（H₂SO₄）は２価の酸。

間違えやすいポイント

価数は「出せるH⁺の数」。酢酸のHは４個あっても、出せるのは１個なので１価。

次の物質のうち、強酸であるものはどれか。

1. 硫化水素
2. 酢酸
3. シュウ酸
4. リン酸
5. 硝酸

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正解５

解説

正しいのは５。硝酸（HNO₃）は、塩酸（HCl）・硫酸（H₂SO₄）と並ぶ代表的な強酸で、水中でほぼ完全に電離する。１の硫化水素、２の酢酸、３のシュウ酸、４のリン酸は、水中で一部しか電離しない弱酸。

間違えやすいポイント

強酸は「塩酸・硝酸・硫酸」の３つを押さえる。ほかの身近な酸はおおむね弱酸。

水素イオン指数について、次のうち誤っているものはどれか。

1. 水素イオン指数は、pHという記号で表される。
2. 水素イオン指数は、酸性、中性、塩基性の程度を表している。
3. pH７の水素イオン濃度は、1.0×10⁻⁷mol/Lである。
4. 水素イオン濃度が高くなると、水素イオン指数は大きくなる。
5. 純水が25℃のときpH７である。

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正解４

解説

誤っているのは４。pHは水素イオン濃度が高いほど小さくなる（pH＝−log［H⁺］）。水素イオン濃度が高い＝酸性が強い＝pHが小さい、という逆の関係。１（記号はpH）、２（液性の程度を表す）、３（pH７の水素イオン濃度は1.0×10⁻⁷mol/L）、５（25℃の純水はpH７）は正しい。

間違えやすいポイント

「濃度が高いとpHも大きい」と思い込みやすい。濃度と数値は逆向き。

次に示す水素イオン指数（pH）について、酸性で、かつ中性に最も近いものはどれか。

1. 2.0
2. 5.1
3. 6.8
4. 7.1
5. 11.3

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正解３

解説

正しいのは３（pH6.8）。酸性はpHが７より小さいもので、選択肢では１の2.0・２の5.1・３の6.8が該当する。そのうち中性（pH７）に最も近いのは、７との差が0.2の6.8。４の7.1は７に近いが、７より大きいので塩基性で、「酸性で」という条件に合わない。５の11.3は強い塩基性。

間違えやすいポイント

7.1は７との差が最小でも塩基性。「酸性で、かつ」の条件を先に当てはめる。

0.00001mol/Lの塩酸水溶液（液温25℃）の水素イオン指数（pH）の値に最も近いものは、次のうちどれか。なお、水溶液の水素イオン濃度［H⁺］は、［H⁺］＝1.0×10⁻ⁿmol/L（nはpH）とする。

1. １
2. ３
3. ５
4. ７
5. ９

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正解３

解説

正しいのは３（pH５）。①0.00001は小数点以下５けた目に１があるので、1.0×10⁻⁵と表せる。②塩酸は強酸でほぼ完全に電離するので、［H⁺］＝1.0×10⁻⁵mol/L。③［H⁺］＝1.0×10⁻ⁿのnがpHなので、pH＝５となる。１のpH１・２のpH３は、濃度がもっと高い（0.1mol/L・0.001mol/L）ときの値。４のpH７は中性、５のpH９は塩基性で、酸の水溶液の値ではない。

間違えやすいポイント

0.0…01の「小数点以下のけた数」がそのままpHになる。

📚 この科目の全体像（学習ロードマップ）

それでは続いて、「中和反応とは？塩と水ができる仕組みを解説」の過去問を見に行きましょう。下の一覧で、いまの回と次の回がひと目でわかります。