【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】

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。

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。

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。

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。

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。

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。