硫酸と水酸化バリウムの中和で生じた塩は電解質か？（２０２１年北海道）
塩酸、硫酸と水酸化バリウムとの反応
[1]うすい硫酸が40cm³入っているビーカーAとうすい塩酸が40cm³ 入っているビーカーBを２組用意した。 １組のビーカーＡ，ＢにＢＴＢ溶液を２，３滴入れ、うすい水酸化バリウム水溶液をそれぞれ加えたところ、Ａでは２０ｃｍ³、Ｂでは３０cm³加えた時に緑色になった。
[2]もう一組のビーカーＡ，Ｂで図2のように、Aに電極の先を入れて電流が流れるかどうか調べたところ、電流計の針が振れた。同様にBも調べたところ、 電流計の針が振れた。
[3]うすい水酸化バリウム水溶液を,Aに20cm³,Bに30cm³加えて, [1]と同様に電流が流れるか調べたところ,Bだけ電流計の針が振れた。
[4] 図3のように,[3]のAの水溶液のうわずみをスライドガラスに1滴取り,水 を蒸発させたところ、何も残らなかった。同様に,[3]のBの水溶液を別のスラ イドガラスに1滴取り、水を蒸発させたところ、白い粉末が残った。
塩酸と水酸化バリウムの中和反応で出来る塩
(1) 次の式は、下線部のときの反応を表したものである。①と②の空欄に当てはまる イオン式を,それぞれ書きなさい。また, ③に当てはまる化学式を書きなさい。
（① ）+ 2（② ） → ③
この問題では塩酸と硫酸を使っている。どのビーカーに何が入っていて、何が起こるのかを間違えないようにすること
ビーカーＡには塩酸が入っていて
塩酸の中の塩化水素ＨＣｌが水酸化バリウムＢａ（ＯＨ）₂と反応する。
塩酸４０cm³に水酸化バリウム２０cm³を加えた時にＢＴＢ溶液が緑色になることから
このときは中性である。
中性のときは、塩酸由来の水素イオンＨ⁺も水酸化バリウム由来の水酸化物イオンも残っていないＯＨ⁻
もともと塩酸の水溶液にあった 塩化物イオンＣｌ⁻と加えた水酸化バリウムの中のバリウムイオンＢａ²⁺が水溶液の中に残っている。
塩化物イオンは １価の陰イオン Ｃｌ⁻
ﾊﾞﾘｳﾑｲｵﾝは ２価の陽イオン Ｂａ²⁺
２価の陽イオン Ｂａ²⁺と１価の陰イオンからなる塩を考える。
イオン同士を組み合わせた時に 電気の総和が０にならなくてはいけない。
このようにして考えると
陽イオンの価数×ａ＝陰イオン×ｂ
が成り立つような整数ａ，ｂのうち、最も小さいａ，ｂの組み合わせを考える
このために、イオンの価数の最小公倍数を考える。
Ｂａ²⁺の価数２とＣｌ⁻の価数１で、２と１の最小公倍数は２である。
この最小公倍数になるａ，ｂを考える。
陽イオンの場合
陽イオンの価数２✕ａ＝２
となるａは１
陰イオンの場合
陰イオンの価数１✕ｂ＝２
となるｂは２
よって Ｂａ²⁺は１つ Ｃｌ⁻は２つで
陽イオンの価数×ａ＝陰イオンの価数×ｂ
２✕１＝１✕２
ここから １Ｂａ²⁺ ＋２Ｃｌ⁻ → １ＢａＣｌ₂
のイオン反応式がかける。ここで、１は省略して
Ｂａ²⁺ ＋２Ｃｌ⁻ → ＢａＣｌ₂
これと問題の空欄を比べる
（① ）＋２（② ）→③
①の前の係数は書いてない。省略されている１だから ①には Ｂａ²⁺
②の前の係数が２であるから②にはＣｌ⁻
③はＢａＣｌ₂
となる。
中和が過不足なく行われると電気が流れない
(2) 次の文は, [3]で, ピーカーAの水溶液に電流が流れなかった理由について説明したものである。①の（ ）に当てはまるものを,ア,イから選び,②の空欄に当てはまる語 句を書き,説明を完成させなさい。
生じた塩がほとんど水に①（ア 溶けて、イ 溶けず）,水溶液中に②（ ） からである。
ビーカーＡの中に入っているのは硫酸であり、水酸化バリウムを入れると
硫酸バリウムＢａＳＯ₄の沈殿が生じる。
中和反応でちょうど中性になった時は
Ｈ₂ＳＯ₄＋Ｂａ（ＯＨ）₂→ＢａＳＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ
が過不足なく起こり、
水素イオン、水酸化物イオンはすべて水になり、電気を流さなくなる
バリウムイオン、硫酸イオンはすべて硫酸バリウムになり、沈殿する。
このちょうど過不足なく酸とアルカリが反応して中性になるとき、硫酸イオンもバリウムイオンもないことは、上澄み液をとって蒸発させたら何も残らなかったことより明らかである。
生じた硫酸バリウムは水にほとんど溶けず、水溶液中にイオンがほとんどなくなったからである。
ほとんど溶けない
は答えるのは容易であるが「イオンがほとんどなくなった」というのは
「沈殿が生じた」と答えてしまいがちである。
しかし、「沈殿が生じた」ためであるという答えは間違いである。
硫酸に水酸化バリウムを入れた瞬間に硫酸バリウムの沈殿が起きる。
しかし、水溶液中にまだ、水素イオン、硫酸イオンが残っていれば、電気は流れるからである。
ちょうど、水溶液は中性になり、水素イオンも硫酸イオンもない
水はほとんど電離しない
このことで「電気が流れない」と答える。
そのため、「水溶液中にイオンがほとんど存在しないため」という答え以外は不正解になる。
記述式の解答は最も適する答えを書かなくてはいけない。
