【過去問】中和反応とは？塩と水ができる仕組みを解説｜危険物取扱者【甲、乙、丙】

中和は、酸と塩基が反応して塩と水を生じる反応です。

本質は、水素イオンH⁺と水酸化物イオンOH⁻が結びついて水になることです。

中和しても、酸・塩基の量や強弱によって必ずpH7になるとは限りません。

この記事では、中和反応式と塩の分類を図解し、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「中和反応と塩」が得点源となるはず！

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1. 中和とは

酸と塩基が反応して、塩（えん）と水を生じる反応を中和という。反応の主役は、酸が出すH⁺と塩基が出すOH⁻。両者が結びついてH₂O（水）になる。

中和は必ず酸と塩基の組み合わせで起こる。酸どうし・塩基どうしでは中和は起こらない。物質が水に溶けてイオンに分かれるだけの電離、金属が酸素と結びつく酸化、電子をやりとりする酸化還元反応とも別物なので、選択肢で混同しないこと。

なぜ中和すると中性に近づくのか。酸の正体はH⁺、塩基の正体はOH⁻で、両者が結びついて水になると、溶液中のH⁺もOH⁻も減っていく。強酸と強塩基が過不足なく反応すれば、どちらのイオンも余らず、液性は中性（pH７付近）に近づく。

2. 中和反応の例

塩酸と水酸化ナトリウムの中和：HCl ＋ NaOH → NaCl ＋ H₂O。酸の陰イオン（Cl⁻）と塩基の陽イオン（Na⁺）が結びついて塩（NaCl）になり、H⁺とOH⁻が結びついて水になる。中和は発熱反応で、このとき出る熱を中和熱という。

中和で生じるのは塩と水だけ。水素や酸素などの気体は発生しない。HCl＋NaOHなら、生じるのはNaClとH₂Oで、Na₂Oもできない。反応前のNaOHやHClが「生じるもの」として選択肢に出ても、それは反応する側の物質。

塩の化学式は陽イオンを先に書くので、塩化ナトリウムはNaCl（ClNaとは書かない）。H₂Oは塩と一緒にできる水で、塩ではない。

中和熱が出るのは、H⁺とOH⁻が結びつくときにエネルギーを放出するから。まわりの温度は上がるので、吸熱反応ではなく発熱反応。物質が燃えるときに出る燃焼熱とは名前が違うので、中和熱と正しく覚えること。

中和熱や燃焼熱のように、化学反応にともなって出入りする熱を反応熱という。蒸発熱・凝縮熱・融解熱・凝固熱は、物質の状態が変わる（物理変化）ときに出入りする熱で、反応熱ではない。

3. 中和の仕組みと反応例

項目	内容	ポイント
定義	酸＋塩基→塩＋水	性質を打ち消し合う
本質	H⁺＋OH⁻→H₂O	水ができる反応
代表例	HCl＋NaOH→NaCl＋H₂O	塩＝食塩、もう一方は水
熱	発熱（中和熱）	吸熱ではない
液性	中性（pH７）に近づく	塩の種類で変わる場合あり

中和しても、酸・塩基の量や強弱によって、水溶液が必ずpH７になるとは限らない。どんな液性になるかは、次の「塩の水溶液の液性」で整理する。

4. 塩の種類（正塩・酸性塩・塩基性塩）

分類	化学式の特徴	例
正塩	HもOHも残らない	NaCl、Na₂SO₄
酸性塩	酸由来のHが残る	NaHCO₃、NaHSO₄
塩基性塩	塩基由来のOHが残る	MgCl(OH)

正塩・酸性塩・塩基性塩は、化学式にHやOHが残っているかどうかで決まる名前。NaClやNa₂SO₄のようにHもOHも残らないのが正塩、NaHCO₃のようにHが残るのが酸性塩、OHが残るのが塩基性塩。

錯イオンを含む錯塩や、２種類以上の塩が結びついた複塩は、この分類とは別の呼び名。正塩を問う問題で選択肢に紛れ込んでも惑わされないこと。また「正塩＝水溶液が中性」ではない点にも注意。

5. 酸・塩基とpHのおさらい

中和を考える前提として、酸と塩基の定義と見分け方を押さえておく。

• 酸：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H⁺を与える物質
• 塩基：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H⁺を受け取る物質
• 塩基のうち、水によく溶けるものを特にアルカリという
• リトマス紙：酸は青色→赤色、塩基は赤色→青色に変える

液性の強さは水素イオン指数（pH）で表す。水素イオン濃度が高いほどpHは小さくなり、酸性が強くなる。25℃の純水はpH７で中性。pHが７より小さければ酸性、７より大きければ塩基性。

たとえば塩酸は酸なのでpHは７より小さく、水酸化ナトリウム水溶液は塩基なのでpHは７より大きい。両者を過不足なく混ぜてできた食塩水はpH７で中性になる。

6. 塩の水溶液の液性は「強いほうが勝つ」

塩を水に溶かしたときの液性は、もとの酸と塩基の強いほうの性質が出る。

• 強酸＋強塩基（例：HCl＋NaOH→NaCl）→ 水溶液はほぼ中性
• 強酸＋弱塩基（例：HCl＋NH₃→NH₄Cl）→ 水溶液は酸性
• 弱酸＋強塩基（例：CH₃COOH＋NaOH→CH₃COONa）→ 水溶液は塩基性

塩化アンモニウム（NH₄Cl）は水によく溶けて電離し、NH₄⁺が水と反応する加水分解（NH₄⁺＋H₂O⇄NH₃＋H₃O⁺）によって酸性を示す。塩の水溶液がいつも中性とは限らない。

7. 中和滴定の考え方

中和滴定は、濃度が分かっている酸（または塩基）を少しずつ加え、ちょうど中和する点（中和点）までに要した量から、未知の濃度や量を求める操作。

中和点では「酸が出すH⁺のmol＝塩基が出すOH⁻のmol」になる。mol数は濃度（mol/L）×体積（L）×価数で求める。mLはLに直す（25mL＝0.025L）。硫酸（H２SO４）は２価の酸なので、１molでH⁺を２mol出す。水酸化ナトリウム（NaOH、式量40）は１価の塩基。

炭酸ナトリウム（Na２CO３、式量106）は水に溶けると塩基性を示し、酸を中和する。硝酸との反応は２HNO３＋Na２CO３→２NaNO３＋H２O＋CO２で、硝酸２molを炭酸ナトリウム１molで中和する。必要量を袋や缶の数で答えるときは、足りなくならないよう切り上げる。

酸と塩基を混ぜたとき、量が釣り合っていなければ、多いほうのイオンが残る。残ったH⁺のmolを、混ぜた後の全体積（L）で割れば［H⁺］が出る。pH＝－log［H⁺］で、［H⁺］＝１×10⁻ⁿならpH＝n、［H⁺］＝２×10⁻²のように係数がつくときはpH＝２－log2になる。

中和点を知るには指示薬を使う。メチルオレンジは酸性側（pH3.1～4.4）、フェノールフタレインは塩基性側（pH8.3～10）で色が変わる。強酸＋強塩基は中和点付近でpHが大きく変わるのでどちらも使えるが、弱酸＋強塩基（酢酸＋水酸化ナトリウムなど）は中和点が塩基性側に偏るのでフェノールフタレイン、強酸＋弱塩基（塩酸＋アンモニア水など）は酸性側に偏るのでメチルオレンジを使う。

【過去問】中和反応とは？塩と水ができる仕組み

次の文の（ ）内のA～Dにあてはまる語句の組合せとして、正しいものはどれか。
「塩酸の水溶液は酸のためpHは７より（A）。水酸化ナトリウムの水溶液は塩基のためpHは７より（B）。塩酸と水酸化ナトリウムそれぞれの水溶液を適量混合すると食塩と水ができるが、この反応を（C）という。同量の酸と塩基を混合したときにできた食塩水のpHは７で、このとき（D）である。」

1. A 小さい／B 大きい／C 中和／D 中性
2. A 大きい／B 小さい／C 酸化／D 酸性
3. A 小さい／B 大きい／C 還元／D アルカリ性
4. A 大きい／B 小さい／C 中和／D 中性
5. A 小さい／B 大きい／C 酸化／D 酸性

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正解１

解説

正しいのは１。塩酸は酸なのでpHは７より小さい（A）。水酸化ナトリウムは塩基なのでpHは７より大きい（B）。酸と塩基が反応して食塩（塩）と水ができる反応は中和（C）。強酸と強塩基からできた食塩水はpH７で中性（D）。２・４はpHの大小が逆、３・５は還元・酸化が誤りで、３のアルカリ性、２・５の酸性もpH７の液性として誤り。

間違えやすいポイント

酸性と塩基性のpHの大小を逆に覚えるミスが多い。

化学反応にともなう反応熱は、次のうちどれか。

1. 中和熱
2. 蒸発熱
3. 凝固熱
4. 凝縮熱
5. 融解熱

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正解１

解説

正しいのは１。中和熱は、酸と塩基が中和するという化学反応にともなって出る熱で、反応熱の一つ。２の蒸発熱、３の凝固熱、４の凝縮熱、５の融解熱は、物質の状態が変わる（物理変化）ときに出入りする熱で、化学反応にともなう熱ではない。

間違えやすいポイント

「反応熱」は化学変化の熱。蒸発・凝固・凝縮・融解は状態変化の熱。

中和滴定において、濃度0.1mol/Lの水溶液の酸及び塩基とその際に用いる指示薬として、組み合わせが適切でないものは次のうちどれか。なお、メチルオレンジの変色域はpH＝3.1～4.4、フェノールフタレインの変色域はpH＝8.3～10である。

1. （酸）酢酸／（塩基）水酸化カリウム／（指示薬）メチルオレンジ
2. （酸）硫酸／（塩基）水酸化ナトリウム／（指示薬）フェノールフタレイン
3. （酸）塩酸／（塩基）炭酸ナトリウム／（指示薬）メチルオレンジ
4. （酸）硫酸／（塩基）アンモニア水／（指示薬）メチルオレンジ
5. （酸）硝酸／（塩基）水酸化カリウム／（指示薬）フェノールフタレイン

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正解１

解説

適切でないのは１。弱酸（酢酸）と強塩基（水酸化カリウム）の中和では、できる塩の水溶液が塩基性を示すので、中和点は塩基性側に偏る。そのため、変色域が塩基性側（pH8.3～10）にあるフェノールフタレインを使う必要があり、酸性側で変色するメチルオレンジは適さない。２・５は強酸と強塩基の組み合わせで、中和点付近でpHが大きく変わるので、どちらの指示薬も使える。３の炭酸ナトリウムを塩酸で滴定するときは、メチルオレンジで終点（第２中和点）がわかる。４は強酸と弱塩基（アンモニア水）の組み合わせで、中和点が酸性側に偏るので、メチルオレンジが適している。

間違えやすいポイント

弱酸＋強塩基はフェノールフタレイン、強酸＋弱塩基はメチルオレンジ。中和点が偏る側で変色するものを選ぶ。

硝酸126kgを中和するのに、１袋25kg入りの炭酸ナトリウムは最低何袋必要か。なお、原子量はH＝１、C＝12、N＝14、O＝16、Na＝23とする。

1. ３袋
2. ４袋
3. ５袋
4. ６袋
5. ９袋

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正解３

解説

正しいのは３（５袋）。①反応式は２HNO₃＋Na₂CO₃→２NaNO₃＋H₂O＋CO₂で、硝酸２molを炭酸ナトリウム１molで中和する。②硝酸（HNO₃）の分子量は１＋14＋16×３＝63なので、126kgは126÷63＝２kmol。③必要な炭酸ナトリウムは１kmolで、式量は23×２＋12＋16×３＝106なので106kg。④106÷25＝4.24なので、４袋では足りず、最低５袋必要。２の４袋は、4.24の小数点以下を切り捨てた誤り。

間違えやすいポイント

「最低何袋」は切り上げ。4.24袋なら５袋。

濃度不明の水酸化ナトリウム水溶液がある。その10mLを中和するのに、0.1mol/Lの濃度の硫酸25mLを要した。この水溶液10mL中に含まれているNaOHの量として、次のうち正しいものはどれか。なお、原子量はNa＝23、O＝16、H＝１とする。

1. 31.25g
2. 0.008g
3. 0.8g
4. 0.04g
5. 0.2g

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正解５

解説

正しいのは５（0.2g）。①硫酸（H₂SO₄）は２価の酸なので、出すH⁺は２×0.1mol/L×0.025L＝0.005mol。②ちょうど中和したので、NaOHが出すOH⁻も0.005mol。NaOHは１価の塩基なので、NaOHは0.005mol。③NaOHの式量は23＋16＋１＝40なので、0.005mol×40g/mol＝0.2gとなる。１〜４は計算に合わない。硫酸が２価の酸であることと、mLをLに直すことを見落とさないこと。

間違えやすいポイント

中和点では「酸のH⁺のmol＝塩基のOH⁻のmol」。価数をかけるのを忘れない。

0.08mol/Lの塩酸100mLと0.04mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液100mLとを混合した。この混合液のpHはいくらか。ただし、水溶液は完全に電離しているものとする。また、log２＝0.30とする。

1. 0.7
2. 1.7
3. 2.0
4. 2.4
5. 2.7

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正解２

解説

正しいのは２（1.7）。①塩酸のH⁺は0.08mol/L×0.1L＝0.008mol、水酸化ナトリウムのOH⁻は0.04mol/L×0.1L＝0.004mol。②中和でH⁺とOH⁻が0.004molずつ打ち消し合い、H⁺が0.008－0.004＝0.004mol残る。③混合液は100mL＋100mL＝0.2Lなので、［H⁺］＝0.004÷0.2＝0.02mol/L＝２×10⁻²mol/L。④pH＝－log（２×10⁻²）＝２－log2＝２－0.30＝1.7。0.02mol/Lは0.01mol/L（pH２）より濃く0.1mol/L（pH１）より薄いので、pHは１と２の間になり、選択肢では1.7だけが当てはまる。

間違えやすいポイント

残ったH⁺のmolを「混ぜた後の全体積」で割る。体積の足し忘れに注意。

📚 この科目の全体像（学習ロードマップ）

それでは続いて、「酸化と還元とは？電子の授受で見分け方を解説」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。