5-4 中和反応と塩の生成 | 高校化学デジタル教科書

1中和反応

酸と塩基を混ぜると、互いの性質を打ち消し合います。この変化を中和（中和反応）といいます。

水溶液中では、酸が放出した H⁺ と塩基が放出した OH⁻ が結びついて水が生成します。これが中和の本質です。

H⁺ + OH⁻ → H₂O

たとえば、塩酸と水酸化ナトリウム水溶液の反応は次のようになります。

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

（イオン反応式）H⁺ + Cl⁻ + Na⁺ + OH⁻ → Na⁺ + Cl⁻ + H₂O

　　　　　　　　H⁺ + OH⁻ → H₂O

イオン反応式に注目すると、Na⁺ と Cl⁻ は反応に関与せず（傍観イオン）、実質的に H⁺ と OH⁻ が結びついて水ができているだけです。これが「酸・塩基の種類によらず、中和の本質は同じ」といえる理由です。

ただし、気体どうしの反応のように水を生じない場合もあります。塩化水素 HCl とアンモニア NH₃ の反応がその例です。

HCl + NH₃ → NH₄Cl

中和の本質：酸・塩基の強弱に関係なく成立する

中和反応の量的関係（酸から生じる H⁺ の物質量＝塩基から生じる OH⁻ の物質量）は、強酸・弱酸・強塩基・弱塩基の区別に関係なく成り立ちます。弱酸では最初の H⁺ は少ないですが、塩基が H⁺ を消費するたびに電離が進み、最終的にすべて中和されます。

2塩の生成と分類

中和では、酸の陰イオンと塩基の陽イオンから構成される化合物が生成します。この化合物を塩（えん）といいます。塩化水素 HCl と水酸化ナトリウム NaOH の中和で生じる塩化ナトリウム NaCl がその典型です。

塩の組成による分類

塩は化学式中に酸の H や塩基の OH が残っているかどうかによって、次の3種類に分類されます。

分類	特徴（化学式上の定義）	例	もとの酸	もとの塩基
正塩	H も OH も残っていない	NaCl、(NH₄)₂SO₄、CH₃COONa	HCl、H₂SO₄、CH₃COOH	NaOH、NH₃
酸性塩	酸に由来する H が残っている	NaHCO₃、NaHSO₄、NaH₂PO₄	H₂CO₃、H₂SO₄、H₃PO₄	NaOH
塩基性塩	塩基に由来する OH が残っている	MgCl(OH)、CuCl(OH)	HCl	Mg(OH)₂、Cu(OH)₂

ポイント：塩の分類は「組成」で決まる

正塩・酸性塩・塩基性塩の分類は、あくまでも塩の化学式（組成）にもとづくものであり、その水溶液の液性（酸性・中性・塩基性）とは別の話です。「酸性塩だから水溶液は酸性」とは限りません（→ 落とし穴ボックスで詳しく解説）。

3塩の水溶液の性質

正塩の水溶液の液性は、もとの酸と塩基の強弱の組み合わせで決まります。

もとの酸	もとの塩基	水溶液の液性	代表例
強酸	強塩基	中性	NaCl、KNO₃
強酸	弱塩基	酸性	NH₄Cl、CuSO₄
弱酸	強塩基	塩基性	CH₃COONa、Na₂CO₃
弱酸	弱塩基	ほぼ中性（物質による）	CH₃COONH₄

なぜ液性が変わるのか：塩の加水分解

正塩を水に溶かすと、ほぼ完全に電離してイオンになります。生じたイオンの一部が水と反応してもとの弱酸・弱塩基にもどる反応を塩の加水分解といいます。加水分解が起こると、水溶液の液性が変化します。

強酸の陰イオン（Cl⁻, NO₃⁻ など）：加水分解しない
強塩基の陽イオン（Na⁺, K⁺ など）：加水分解しない
弱酸の陰イオン（CH₃COO⁻, CO₃²⁻ など）：OH⁻ を生じる → 塩基性
弱塩基の陽イオン（NH₄⁺ など）：H₃O⁺ を生じる → 酸性

CH₃COONa の水溶液はなぜ塩基性なのか

CH₃COONa は水溶液中で完全電離：CH₃COONa → CH₃COO⁻ + Na⁺

↓

Na⁺ は強塩基に由来するので加水分解しない。一方、CH₃COO⁻ は弱酸（酢酸）に由来する陰イオン

↓

CH₃COO⁻ の一部が水と反応：CH₃COO⁻ + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH⁻

↓

OH⁻ が生成 → 水溶液は塩基性を示す

同様に NH₄Cl では、NH₄⁺ + H₂O ⇄ NH₃ + H₃O⁺ が起こり、H₃O⁺（＝H⁺）が生成するため水溶液は酸性になります。

落とし穴：「酸性塩は酸性の水溶液」とは限らない

「酸性塩」という名前は、塩の組成に酸の H が残っていることを示すにすぎず、水溶液の液性が酸性であることを意味しません。

同じ酸性塩でも、NaHSO₄ の水溶液は酸性、NaHCO₃ の水溶液は塩基性です。

NaHSO₄（硫酸水素ナトリウム）：H₂SO₄ は2価の強酸。NaHSO₄ → Na⁺ + H⁺ + SO₄²⁻ と完全電離するため酸性。
NaHCO₃（炭酸水素ナトリウム）：H₂CO₃ は弱酸。HCO₃⁻ が加水分解（HCO₃⁻ + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH⁻）して OH⁻ を生じるため塩基性。

「酸性塩・塩基性塩」という分類名と、水溶液の液性を混同しないように注意してください。

4この章を俯瞰する

中和反応と塩は、酸・塩基の章の核心であるとともに、化学全体の多くの分野とつながっています。

他の章へのつながりマップ

pH・電離平衡 → 5-3「水の電離と pH」：塩の加水分解の程度は電離平衡と密接に関係する。弱酸・弱塩基の電離定数が加水分解の度合いを決める。
中和滴定 → 5-5「中和滴定の実験と計算」：中和反応の量的関係（価数×濃度×体積の等量）を使って、未知の酸・塩基の濃度を求める操作を学ぶ。
炭酸の化学 → 13章「炭素・ケイ素の化合物」：NaHCO₃ と Na₂CO₃ は塩の具体例として無機化学でも頻出。二段階中和と滴定曲線の読み取りにつながる。
弱酸の遊離 → 5-4 応用：弱酸の塩に強酸を加えると弱酸が遊離する反応（例：CH₃COONa + HCl → NaCl + CH₃COOH）は、実験室での弱酸の製法として重要。
酸化還元との比較 → 6章「酸化還元反応」：酸塩基反応が H⁺ の授受であるのに対して、酸化還元反応は電子の授受。2つの定義を対比して理解すると整理しやすい。

5まとめ

中和反応の本質は H⁺ + OH⁻ → H₂O。酸・塩基の種類に関係なく成立する。
中和で生じる化合物を塩（えん）という。酸の陰イオンと塩基の陽イオンからなる。
塩は組成により正塩・酸性塩・塩基性塩に分類される。この分類は液性とは無関係。
正塩の水溶液の液性：強酸＋強塩基 → 中性 / 強酸＋弱塩基 → 酸性 / 弱酸＋強塩基 → 塩基性。
液性が変わる原因は塩の加水分解：弱酸の陰イオンや弱塩基の陽イオンが水と反応して OH⁻ や H⁺ を生じる。
「酸性塩＝酸性の水溶液」とは限らない（NaHCO₃ は塩基性）。

6確認テスト

Q1. 中和反応の本質をイオン反応式で示してください。また、弱酸と強塩基の中和においても同じ式が成り立つ理由を説明してください。

▶ クリックして解答を表示H⁺ + OH⁻ → H₂O。弱酸は水溶液中でわずかしか電離していないが、塩基が H⁺ を消費するたびに電離平衡が右に移動して新たな H⁺ が補給され、最終的にすべての弱酸が電離して中和が完結する。そのため、中和の本質式は酸・塩基の強弱に関わらず同じである。

Q2. 次の塩を正塩・酸性塩・塩基性塩に分類してください。①NaCl　②NaHCO₃　③MgCl(OH)　④(NH₄)₂SO₄　⑤NaHSO₄

▶ クリックして解答を表示①NaCl → 正塩（H も OH も残っていない）。②NaHCO₃ → 酸性塩（酸に由来する H が残っている）。③MgCl(OH) → 塩基性塩（塩基に由来する OH が残っている）。④(NH₄)₂SO₄ → 正塩。⑤NaHSO₄ → 酸性塩。

Q3. CH₃COONa（酢酸ナトリウム）の水溶液が塩基性を示す理由を、「加水分解」という語を使って説明してください。

▶ クリックして解答を表示CH₃COONa は水溶液中で CH₃COO⁻ と Na⁺ に完全電離する。弱酸に由来する CH₃COO⁻ は水と反応して加水分解（CH₃COO⁻ + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH⁻）し、OH⁻ が生成するため水溶液は塩基性を示す。Na⁺ は強塩基に由来するため加水分解しない。

Q4. 炭酸水素ナトリウム NaHCO₃ は「酸性塩」に分類されますが、その水溶液は塩基性を示します。なぜか説明してください。

▶ クリックして解答を表示「酸性塩」という分類は塩の組成（酸由来の H が残っていること）にもとづくものであり、水溶液の液性とは無関係。NaHCO₃ の HCO₃⁻ は弱酸（炭酸 H₂CO₃）に由来する陰イオンであるため加水分解（HCO₃⁻ + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH⁻）して OH⁻ を生じ、水溶液は塩基性を示す。

7入試問題演習

基礎（A）から発展（C）まで段階的に取り組んでみてください。

A 基礎レベル

5-4-1 A 基礎選択

次の塩の水溶液のうち、塩基性を示すものを選べ。

① NaCl（塩化ナトリウム）
② NH₄Cl（塩化アンモニウム）
③ CH₃COONa（酢酸ナトリウム）
④ NaHSO₄（硫酸水素ナトリウム）
⑤ CuSO₄（硫酸銅(II)）

▶ クリックして解答・解説を表示

解答

③

解説

① NaCl：強酸（HCl）と強塩基（NaOH）の塩 → 中性。② NH₄Cl：強酸（HCl）と弱塩基（NH₃）の塩 → NH₄⁺ が加水分解して H⁺ を生じる → 酸性。③ CH₃COONa：弱酸（CH₃COOH）と強塩基（NaOH）の塩 → CH₃COO⁻ が加水分解して OH⁻ を生じる → 塩基性。④ NaHSO₄：強酸（H₂SO₄）由来の酸性塩で、水中で H⁺ を放出 → 酸性。⑤ CuSO₄：強酸（H₂SO₄）と弱塩基（Cu(OH)₂）の塩 → 酸性。

B 標準レベル

5-4-2 B 標準論述・計算

0.10 mol/L の酢酸 CH₃COOH 水溶液 20 mL と、0.10 mol/L の水酸化ナトリウム NaOH 水溶液 20 mL を混合した。以下の問いに答えよ。

(1) 中和の化学反応式を書け。

(2) 生成する塩の名称と化学式を答えよ。また、この塩は正塩・酸性塩・塩基性塩のどれか。

(3) 混合後の水溶液の液性（酸性・中性・塩基性のいずれか）とその理由をイオン反応式を使って説明せよ。

▶ クリックして解答・解説を表示

解答

(1) CH₃COOH + NaOH → CH₃COONa + H₂O

(2) 酢酸ナトリウム CH₃COONa。正塩（化学式中に H も OH も残っていない）。

(3) 塩基性。CH₃COONa は水溶液中で完全電離して CH₃COO⁻ と Na⁺ を生じる。弱酸由来の CH₃COO⁻ が加水分解して OH⁻ を生じるため塩基性になる。
CH₃COO⁻ + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH⁻

解説

酢酸（弱酸）と水酸化ナトリウム（強塩基）の組み合わせで生じる正塩が酢酸ナトリウムです。正塩であっても、弱酸と強塩基からなる場合は水溶液が塩基性になります。その原因は、弱酸に由来する陰イオン（CH₃COO⁻）の加水分解です。Na⁺ は強塩基に由来するため加水分解しません。

採点ポイント（配点例：計8点）

(1) 正しい化学反応式（2点）
(2) 名称・化学式・分類すべて正解（2点）
(3) 「塩基性」と結論づけている（1点）、イオン反応式が正しい（2点）、加水分解との関係を説明（1点）

C 発展レベル

5-4-3 C 発展総合・論述

炭酸ナトリウム Na₂CO₃、炭酸水素ナトリウム NaHCO₃、硫酸水素ナトリウム NaHSO₄ の水溶液の液性について、以下の問いに答えよ。

(1) Na₂CO₃、NaHCO₃、NaHSO₄ をそれぞれ正塩・酸性塩・塩基性塩に分類せよ。

(2) Na₂CO₃ 水溶液が塩基性を示す理由を、加水分解のイオン反応式を示して説明せよ。

(3) NaHCO₃ と NaHSO₄ は同じ「酸性塩」であるが、水溶液の液性が異なる。それぞれの液性とその理由を説明せよ。

▶ クリックして解答・解説を表示

解答

(1) Na₂CO₃：正塩。NaHCO₃：酸性塩。NaHSO₄：酸性塩。

(2) Na₂CO₃ は弱酸（H₂CO₃）と強塩基（NaOH）からなる正塩。水溶液中で CO₃²⁻ が加水分解して OH⁻ を生じるため塩基性。
CO₃²⁻ + H₂O ⇄ HCO₃⁻ + OH⁻

(3) NaHCO₃（塩基性）：H₂CO₃ は弱酸なので、HCO₃⁻ は電離よりも加水分解（HCO₃⁻ + H₂O ⇄ H₂CO₃ + OH⁻）が優勢となり OH⁻ を生じるため塩基性。
NaHSO₄（酸性）：H₂SO₄ は強酸なので、HSO₄⁻ は加水分解せず水中で電離（HSO₄⁻ → H⁺ + SO₄²⁻）して H⁺ を放出するため酸性。

解説

(1) 塩の分類は組成による。Na₂CO₃ は H も OH も残っていないので正塩。NaHCO₃ と NaHSO₄ はどちらも化学式中に H が残っているので酸性塩。

(2) CO₃²⁻ は弱酸の H₂CO₃ に由来する陰イオンなので、水と反応して HCO₃⁻ と OH⁻ を生じる（加水分解）。OH⁻ が生成するため塩基性になる。

(3) 同じ酸性塩でも液性が異なる理由は、もとの酸の強弱にある。NaHCO₃ のもとになる炭酸は弱酸であるため、HCO₃⁻ は加水分解しやすく OH⁻ を生じる。一方、NaHSO₄ のもとになる硫酸は強酸であるため、HSO₄⁻ は加水分解せずに電離して H⁺ を放出する。この問題は「酸性塩の名称と水溶液の液性は別物」という典型的な論点であり、入試頻出です。

採点ポイント（配点例：計12点）

(1) 3つすべて正解（各1点、計3点）
(2) イオン反応式（2点）、塩基性の結論と理由（1点）
(3) NaHCO₃ の液性と理由・イオン反応式（3点）、NaHSO₄ の液性と理由（3点）