この記事で分かること
【実験】酸性やアルカリ性の水溶液に共通する性質｜中3理科 化学
酸性やアルカリ性の水溶液に共通する性質を探求する実験を解説します。
解説する項目は次のとおりです。
酸性やアルカリ性の水溶液に共通する性質を探求する実験
- 薬品
- 手順
- 結果
- 考察
- 実験レポート例
- 実験に関する化学反応式
1.実験に用いる薬品｜酸・アルカリの性質
酸性
- 塩酸 HCl
- 硫酸 H₂SO₄
- 酢酸 CH₃COOH
アルカリ性
- 水酸化ナトリウム水溶液 NaOH
- 水酸化バリウム水溶液 Ba(OH)₂
- アンモニア水 NH₃
指示薬
- BTB溶液：酸性…黄色、中性…緑色、アルカリ性…青色
- フェノールフタレイン溶液：アルカリ性…赤色、酸性・中性…無色
- pH試験紙：酸性…黄色～赤色、中性…緑色、アルカリ性…青色
金属
- マグネシウムリボン Mg
2.実験の手順｜酸・アルカリの性質
酸性やアルカリ性の水溶液に共通する性質を探求する実験の手順は次のとおりです。
- マイクロプレートの穴に、酸性・アルカリ性の水溶液（塩酸、硫酸、酢酸、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化バリウム水溶液、アンモニア水）をそれぞれ入れる。
- それぞれの水溶液に、BTB溶液を加えて色の変化を観察する。
- それぞれの水溶液にフェノールフタレイン溶液を加えて色の変化を観察する。
- それぞれの水溶液にpH試験紙をつけ、色の変化を観察する。
- それぞれの水溶液にマグネシウムリボンを入れる。気体が発生したら、それを集めてマッチの火を近づけ、気体の性質を調べる。
3.実験の結果｜酸・アルカリの性質
実験結果は下表のとおりです。
| 水溶液 | BTB溶液を加えたときの色 | フェノールフタレインを加えたときの色 | pH試験紙につけたときの色 | マグネシウムリボンを入れたときの変化 |
| 塩酸 | 黄色 | 無色（変化なし） | 赤色 | 気体が発生 |
| 硫酸 | 黄色 | 無色（変化なし） | 赤色 | 気体が発生 |
| 酢酸 | 黄色 | 無色（変化なし） | 赤色 | 気体が発生 |
| 水酸化ナトリウム水溶液 | 青色 | 赤色 | 青色 | 変化なし |
| 水酸化バリウム水溶液 | 青色 | 赤色 | 青色 | 変化なし |
| アンモニア水 | 青色 | 赤色 | 青色 | 変化なし |
4.実験の考察｜酸・アルカリの性質
酸性の水溶液（塩酸、硫酸、酢酸）に共通する性質は次のとおりです。
- BTB溶液を加えると黄色になった。
- フェノールフタレイン溶液を加えても反応なし（無色）だった。
- pH試験紙につけると黄色～赤色になった。
- マグネシウムリボンを入れると気体が発生した。
- 発生した気体に火を近づけると、ポンと音をたてて燃えた。
酸性の水溶液の反応
| 項目 | 反応内容 |
| 水溶液 | 塩酸、硫酸、酢酸 |
| BTB溶液 | 黄色 |
| フェノールフタレイン溶液 | 無色（反応なし） |
| pH試験紙 | 黄色～赤色 |
| マグネシウムリボン | 気体発生（水素H₂） 発生した気体に火を近づけると音を立てて燃える |
アルカリ性の水溶液（水酸化ナトリウム水溶液、水酸化バリウム水溶液、アンモニア水）共通する性質は次のとおりです。
- BTB溶液を加えると青色になった。
- フェノールフタレイン溶液を加えると赤色になった。
- pH試験紙につけると青色になった。
- マグネシウムリボンを入れても反応なしだった
アルカリ性の水溶液の反応
| 項目 | 反応内容 |
| 水溶液 | 水酸化ナトリウム水溶液、水酸化バリウム水溶液、アンモニア水 |
| BTB溶液 | 青色 |
| フェノールフタレイン溶液 | 赤色 |
| pH試験紙 | 青色 |
| マグネシウムリボン | 反応なし |
5.実験の振り返りレポート例｜酸・アルカリの性質
実験後に行うレポートの振り返りとして、次の例をもとに自分なりの振り返りを行うといいでしょう。
- リトマス紙だけでなく、BTBやフェノールフタレインなど、いろいろな指示薬を使ってみて、酸性の水溶液にはみんな同じ変化が起こり、アルカリ性の水溶液にも同じ反応があるとわかった。
- 酸性の水溶液にマグネシウムリボンを入れるといつも水素が出るけど、どうして酸性だと水素が発生するのか、そのしくみが気になった。
- なぜ酢酸のような弱い酸でもマグネシウムと反応して水素が出るのか不思議だった。強い酸と弱い酸で反応のしかたをもっとくわしく比べてみたい。
- アンモニア水は弱いアルカリ性だったけれど、どのくらいのpHで指示薬の色が変わるのか気になった。アンモニア水の濃度を変えて、指示薬の色のちがいを比べてみたい。
6.実験の化学反応式｜酸・アルカリの電離
酸が水溶液の電離の式
- 塩酸 HCl → H⁺ ＋ Cl⁻
- 硫酸 H₂SO₄ → 2H⁺ ＋ SO₄²⁻
- 酢酸 CH₃COOH → H⁺ + CH₃COO⁻
酸の電離の式を比べると、酸性の性質のもとが水素イオン H⁺ であると分かります。
アルカリが水溶液の電離の式
- 水酸化ナトリウム NaOH → Na⁺ ＋ OH⁻
- 水酸化バリウム Ba(OH)₂ → Ba²⁺ ＋ 2OH⁻
- アンモニア水 NH₃ + H₂O ⇆ NH₄⁺ + OH⁻
アルカリの電離の式を比べると、アルカリ性の性質のもとが水酸化物イオン OH⁻ であると分かります。
【発展】酸性の水溶液とマグネシウムリボンとの反応
この実験では、酸性の水溶液にマグネシウムを入れると水素が発生しました。
これは酸に含まれる水素イオン H⁺がマグネシウムと反応するためです。
水素発生の化学反応式
マグネシウム+塩化水素→塩化マグネシウム+水素
Mg+2HCl⟶MgCl₂+H₂
