salt-hydrolysis

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正 塩}} 化学式の中に\bm{\ce{H}も\ce{OH}も含まない塩.} \ce{NaCl},\ \ce{NH4Cl},\ \ce{CH3COONa} \\  \bm{\textcolor{cyan}{酸性塩}} 化学式の中に\bm{\textcolor{red}{\ce{H}}が残っている塩.} \ce{K}\textcolor{red}{\ce{H}}\ce{SO4},\ \ce{Na}\textcolor{red}{\ce{H}}\ce{CO3} \\ \hspace{.3zw}\bm{\textcolor{cyan}{塩基性塩}} 化学式の中に\bm{\textcolor{red}{\ce{OH}}が残っている塩.}\ce{MgCl}\textcolor{red}{\ce{(OH)}},\ \ce{CuCl}\textcolor{red}{\ce{(OH)}} 正確には水に溶けて\ce{H+}になる\ce{H}が残っているか否かである. \\[.2zh] \ce{NH4Cl}や\ce{CH3COONa}中の\ce{H}は\ce{H+}になるわけではないので,\ 酸性塩ではなく正塩である. \\[.2zh] なお,\ \ce{NaOH}\,や\,\ce{Ca(OH)2}\,などは,\ そもそも塩ではなく塩基なので関係ない. \\[.2zh] これらは化学式での分類であり,\ \bm{水溶液が中性・酸性・塩基性を示すわけではない}ことに注意! \\[1zh] 2価の酸は2段階で電離する.\ よって,\ 中和が不完全な場合に酸性塩が生じる. 同様に,\ 水に溶けにくい多価の塩基の中和が不完全な場合に塩基性塩が生じる. \\[.2zh] \ce{Na+}\,と\ce{HSO4-}\,(硫酸水素イオン)からなる塩なので,\ \ce{NaHSO4}\,の名称は硫酸水素ナトリウムである. \\[1zh] \ce{MgCl(OH)}\,の名称は塩化水酸化マグネシウムである. \\[.2zh] 2種類の陰イオンを含むときはアルファベット順に並べて書き,\ 陽イオンに近いほうから順に呼ぶ. \\[.2zh] 正塩を水に溶かすと,\ 中性・酸性・塩基性のどれにもなりうる. \\[.2zh] その判断は塩がどんな酸と塩基からできたかを辿ればわかる.\ 詳細は下の問題で確認. \\[1zh] \ce{H}も\ce{OH}も含まない正塩にもかかわらず,\ 水に溶かすと酸性・塩基性を示す理由を確認する. \\[.2zh] まず,\ 強酸・強塩基と弱酸・弱塩基の違いは電離度の違いであった. \\[.2zh] 強酸・強塩基は水溶液中でほぼ100\%電離し,\ 弱酸・弱塩基はほとんど電離しない. \\[.2zh] 言い換えると,\ \bm{強酸・強塩基は陽イオンと陰イオンの相性が悪く,\ 弱酸・弱塩基は比較的良い.} \\[1zh] 強酸\ce{HCl}と弱塩基\ce{NH3}\,由来の塩\ce{NH4Cl}は水溶液中で右のように電離する. \ce{NH4Cl NH4 + Cl-} \\[.2zh] 原則として,\ \bm{塩は水溶液中では完全に電離している(電離度1)}と考えてよい. \\[.2zh] また,\ 水溶液中では水分子も電離している.  \ce{H2O H+ + OH-} \\[.2zh] よって,\ 水溶液中には\bm{4種のイオン\ \ce{NH4+},\ \ce{Cl-},\ \ce{H+},\ \ce{OH-}\ が共存}することになる. \\[.2zh] ところで,\ \ce{NH3}\,は\ \ce{NH3 + H2O NH4+ + OH-}\ という反応によって塩基性を示すのであった. \\[.2zh] \ce{NH3}\,は\bm{弱塩基}であるから陽イオン\ce{NH4+}\,と陰イオン\ce{OH-}\,の相性が良く,\ \bm{逆反応も起こりやすい}. \\[.2zh] ゆえに,\ \bm{水溶液中に\,\ce{NH4+}\,と\ce{OH-}\,が存在すると,\ 一部が逆反応によって\ce{NH3}\,に戻る}ことになる. \\[.2zh] 一方,\ \ce{HCl}は強酸であるから,\ \ce{HCl H+ + Cl-}\ の逆反応が起こることはない. \\[.2zh] 結果,\ \bm{\ce{OH-}\,のみが消費されることで\ce{H+}\,が過剰になるため,\ 正塩の水溶液が酸性を示す}のである. \\[1zh] 弱酸と強塩基由来の塩\ce{CH3COONa}\,の電離は \ce{CH3COONa CH3COO- + Na+} \\[.2zh] よって,\ 水溶液中には\bm{4種のイオン\ \ce{CH3COO-},\ \ce{Na+},\ \ce{H+},\ \ce{OH-}\ が共存}することになる. \\[.2zh] ここで,\ 酢酸は\bm{弱酸}であるから,\ \ce{CH3COOH CH3COO- + H+}\ は\bm{逆反応も起こりやすい.} \\[.2zh] ゆえに,\ 水溶液中に\ce{CH3COO-}\,と\ce{H+}\,が存在すると,\ 一部が逆反応によって\ce{CH3COOH}\,に戻る. \\[.2zh] このとき,\ \bm{\ce{H+}\,が消費されて\ce{OH-}\,が過剰になるため,\ 正塩の水溶液が塩基性を示す}のである. \\[1zh] このように,\ \bm{塩のイオンの一部が水と反応して元の弱酸・弱塩基に戻る現象}を\bm{\textcolor{blue}{塩の加水分解}}という. \\[.2zh] 結論だけ見れば,\ \bm{水溶液は酸と塩基の強いほうの性質を示す}わけである. 酸性塩の水溶液の性質}} \\[.5zh]   {\boldmath $\begin{cases} \textcolor{red}{酸 性} \ \text{\rei\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{\ce{NaHSO4}}}\ (硫酸水素ナトリウム),\ \ \textbf{\textcolor{cyan}{\ce{NaH2PO4}}}\ (リン酸二水素ナトリウム)} \\ \textcolor{red}{塩基性} \ \text{\rei\ \ \textbf{\textcolor{magenta}{\ce{NaHCO3}}}\ (炭酸水素ナトリウム),\ \ \textbf{\textcolor{magenta}{\ce{Na2HPO4}}}\ (リン酸水素二ナトリウム)} 特に重要なのは\bm{硫酸水素塩と炭酸水素塩}で,\ それぞれ酸性・塩基性と覚えておけばほぼ対応できる. \\[1zh] \ce{NaHSO4}\,は,\ \ce{NaHSO4 Na^+ + HSO4-}\ のように電離する. \\[.2zh] 水も電離するので,\ 水溶液中には4種のイオン\ \ce{Na+},\ \ce{HSO4-},\ \ce{H+},\ \ce{OH-}\ が共存する. \\[.2zh] \ce{H2SO4}\,は強酸,\ \ce{NaOH}\,は強塩基である. \\[.2zh] よって,\ \ce{H2SO4 H+ + HSO4-},\ \ce{NaOH Na+ + OH-}\ の逆反応は起こらない. \\[.2zh] つまり,\ \ce{HSO4-}\,が\ce{H2SO4}\,に戻ることはない. \\[.2zh] むしろ,\ 硫酸はかなり強い酸なので\bm{第2電離\ \ce{HSO4- H+ + SO4^2-}\ のほうが起こる.} \\[.2zh] 結局,\ \bm{\ce{H+}\,が過剰になり,\ 酸性を示す}わけである. \\[1zh] \ce{NaHCO3}\,は,\ \ce{NaHCO3 Na+ + HCO3^-}\ のように電離する. \\[.2zh] \ce{H2CO3}\,は弱酸であるから,\ \ce{H2CO3 H+ + HCO3-}\ の逆反応は比較的起こりやすい. \\[.2zh] 一方,\ 第1電離よりもさらに第2電離\ \ce{HCO3- H+ + CO3^2-}\ は起こりにくい. \\[.2zh] つまり,\ \bm{\ce{HCO3-}\,は\ 酸としての性質(\ce{H+}\,を出す)よりも塩基の性質(\ce{H+}\,を受け取る)のほうが強い.} \\[.2zh] 結局,\ \bm{\ce{H2CO3}\,に戻るときに\ce{H+}\,を消費することで\ce{OH-}\,が過剰になり,\ 塩基性を示す.} \\[1zh] 3価の酸であるリン酸\ce{H3PO4}\,は3段階で電離する. \\[.2zh] \ce{H3PO4 H+ + H2PO4-}, \ce{H2PO4- H+ + HPO4^2-}, \ce{HPO4^2- <=> H+ + PO4^3-} \\[.2zh] 中程度の強さのリン酸は,\ 第2電離までは比較的起こりやすいが,\ 第3電離はほとんど起こらない. \\[.2zh] つまり,\ リン酸二水素イオン\,\ce{H2PO4-}\,は,\ 酸としての性質(\ce{H+}\,を出す)が強い. \\[.2zh] また,\ リン酸水素イオン\,\ce{HPO4^2-}\,は,\ 塩基としての性質(\ce{H+}\,を受け取る)が強い. \\[.2zh] 結局,\ \ce{NaH2PO4}\,は酸性,\ \ce{Na2HPO4}\,は塩基性を示すことになる. 次の塩の種類と水溶液の液性を答えよ. \\[1zh] \hspace{.5zw} (1)\ \ \ce{CH3COOK}    (2)\ \ \ce{NaHCO3}    (3)\ \ \ce{Na2SO3} \\[.5zh] \hspace{.5zw} (4)\ \ \ce{K2SO4}      \hspace{0.05zw}(5)\ \ \ce{NaHSO4}    \ (6)\ \ \ce{NH4NO3} \\ まず,\ \bm{化学式を見て正塩・酸性塩・塩基性塩を判別}する. \\[.2zh] \bm{正塩ならば元の酸と塩基を考慮して液性を判断}する.\ 酸性塩は暗記しておいた液性を答える. \\[.2zh] 塩の陰イオンに\ce{H},\ 陽イオンに\ce{OH}\,をくっつけると元の酸・塩基になる. \\[.2zh] なお,\ 一般に水に難溶である塩基性塩の液性が問われることはない. \\[.2zh] また,\ 弱酸と弱塩基由来の正塩の液性も複雑なので問われない. \\[1zh] (1)\ 正塩であり,\ \ce{CH3COOH + KOH -CH3COOK + H2O}\ によって生じる. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ce{CH3COOH}は\bm{弱酸},\ \ce{KOH}\,は\bm{強塩基}であるから,\ 水溶液は\bm{塩基性}を示す. \\[1zh] (3)\ 正塩であり,\ \ce{H2SO3 + 2NaOH Na2SO3 + 2H2O}\ によって生じる. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ce{H2SO3}\,は\bm{弱酸},\ \ce{NaOH}\,は\bm{強酸}であるから,\ \bm{塩基性}を示す. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ 亜硫酸\ce{H2SO3}\,や亜硝酸\ce{HNO2}\,のように\ce{O}が少ない酸は弱酸と考えてよい. \\[1zh] (4)\ 正塩であり,\ \ce{H2SO4 + 2KOH K2SO4 + 2H2O}\ によって生じる. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ce{H2SO4}\,は\bm{強酸},\ \ce{KOH}\,は\bm{強塩基}であるから,\ \bm{中性}を示す. \\[1zh] (6)\ 正塩であり,\ \ce{HNO3 + NH3 NH4NO3}\ によって生じる. \\[.2zh] \phantom{(1)}\ \ce{HNO3}\,は\bm{強酸},\ \ce{NH3}\,は\bm{弱塩基}であるから,\ \bm{酸性}を示す.