中和反応

イオン反応式

化学反応式のうち、電離した各物質をイオン式で表し、さらに反応とは無関係のイオンを省略した反応式を、イオン反応式といいます。

例として、硝酸銀 AgNO₃ 水溶液に塩化ナトリウム NaCl 水溶液を混合した反応を考えます。

化学反応式は、以下のようになります。

AgNO₃　+　NaCl　→　AgCl　+　NaNO₃

硝酸銀と塩化ナトリウムが反応し、溶液中で白色の塩化銀 AgCl が沈殿し、硝酸ナトリウム NaNO₃ が生成します。

ただしこの反応では、沈殿した AgCl 以外の物質は、すべて水溶液中で電離しています。そこではじめの化学反応式をイオン式を用いて表すと、

Ag⁺　+　NO₃^－　+　Na⁺　+　Cl^－　　→　　AgCl　+　Na⁺　+　NO₃^－

このとき、両辺でナトリウムイオン Na⁺ と硝酸イオン NO₃^－ は反応に関与せず、そのまま残っています。

そこでこれらの反応に無関係なイオンを省略し、反応に関わったイオンだけで反応式をつくると、イオン反応式ができます。

Ag⁺　+　Cl^－　→　AgCl

またイオン反応式では、左辺の電荷の和と右辺の電荷の和が等しくなります。

中和反応

酸の水素イオン H⁺ と塩基の水酸化物イオン OH^－ が反応し、酸と塩基の性質を打ち消して、水 H₂O が生成することを中和反応といいます。

中和反応で、酸の陰イオンと塩基の陽イオンから生成した物質を、塩（えん）といいます。

例えば、酸である塩酸 HCl と、塩基である水酸化ナトリウム NaOH 水溶液が混ざると、中和反応が起こります。

HCl　+　NaOH　　→　　NaCl　+　H₂O

中和反応により、塩である塩化ナトリウム NaCl と水 H₂O が生成します。

もう少し詳しく見ると、塩酸と水酸化ナトリウムはともに水溶液中で電離していて、反応後もナトリウムイオン Na⁺ と塩化物イオン Cl^－ は電離しているので、

H⁺　+　Cl^－　+　Na⁺　+　OH^－　　→　　Na⁺　+　Cl^－　+　H₂O

という化学反応式になり、中和反応は実質的に水が生成する反応です。

H⁺　+　OH^－　→　H₂O

ただし、Na⁺ と Cl^－ はまとめて NaCl のように塩とします。

中和反応の例

中和反応では、酸がもつ水素イオン H⁺ と、塩基がもつ水酸化物イオン OH^－ がすべて反応して水になると、反応が終了します。

中和反応の例をいくつか見ておきましょう。

硫酸 H₂SO₄ と水酸化ナトリウム NaOH 水溶液の中和反応

中和反応で水が生成して、さらに酸の陰イオンと塩基の陽イオンから塩が生成するので、以下のような化学反応式になります。

H₂SO₄　+　NaOH　→　Na₂SO₄　+　H₂O

左辺と右辺の原子の数が合うように係数をつけると、下のような中和反応となります。

H₂SO₄　+　2 NaOH　→　Na₂SO₄　+　2 H₂O

2 価の酸である H₂SO₄ からは H⁺ が 2 個生じ、1 価の塩基である NaOH からは OH^－ が 1 個生じることから、化学反応式の係数を考えてもよいでしょう。

塩酸 HCl と水酸化カルシウム Ca(OH)₂ 水溶液の中和反応

塩酸は 1 価の酸なので、水溶液中では HCl からは 1 個の H⁺ が生じます。水酸化カルシウムは 2 価の塩基なので、Ca(OH)₂ からは 2 個の OH^－ が生じます。

そこで中和反応は、 HCl が 2 つと Ca(OH)₂ が 1 つでつり合います。

2 HCl　+　Ca(OH)₂　→　CaCl₂　+　2 H₂O

詳しく見ると、水溶液中では HCl も Ca(OH)₂ も電離しているので、水が生成する中和反応は

2 H⁺　+　2 OH^－　→　2 H₂O

酸の陰イオン Cl^－ と塩基の陽イオン Ca²⁺ から塩が生成する反応は

2 Cl^－　+　Ca²⁺　→　CaCl₂

となっています。

問題演習

確認テスト1

次の中和反応の化学反応式を書きましょう。

1．　塩酸と水酸化ナトリウム

2．　硫酸と水酸化ナトリウム

3．　塩酸と水酸化カルシウム

4．　酢酸と水酸化ナトリウム