㉓ 中和の応用と発展

答えは「塩（えん）」。中和は、酸の H⁺ とアルカリの OH⁻ が結びついて水ができる反応で、残った陽イオンと陰イオンが結びついた物質を「塩」といいます。塩化ナトリウム（食塩）も塩の一種ですが、硝酸カリウムや硫酸バリウムなど、いろいろな塩があります。

答えは KNO₃（硝酸カリウム）。HNO₃ + KOH → KNO₃ + H₂O。硝酸カリウムは水によく溶けるため、見た目は透明のままで反応が進みます。再結晶すれば塩を取り出せます。

答えは「再結晶」。①水分を蒸発させる、または②水溶液を冷却することで、溶けていた塩を再び固体（結晶）として取り出せます。塩化ナトリウム（食塩）を作るときも同じ原理です。

答えは BaSO₄（硫酸バリウム）。H₂SO₄ + Ba(OH)₂ → BaSO₄↓ + 2H₂O。バリウムイオン（Ba²⁺）と硫酸イオン（SO₄²⁻）がガッチリ結びつき、水に溶けず白い塊（沈殿）となって底に沈みます。↓は沈殿を表す記号です。

答えは「沈殿」（ちんでん）。一方、水に溶ける塩を取り出す操作は「再結晶」。沈殿は溶けずに底に沈み、再結晶は溶けたものを固体として復活させる…と整理しておきましょう。

BaSO₄（硫酸バリウム）。X線を通しにくいため、胃の検査で「あの白い液体」として飲みます。CaCO₃（炭酸カルシウム）はチョークや貝殻、CaSO₄（硫酸カルシウム）は石こう像やギプスに使われます。

答えは CaCO₃（炭酸カルシウム）。石灰水＝水酸化カルシウム Ca(OH)₂（アルカリ）と、二酸化炭素が水に溶けたもの＝炭酸 H₂CO₃（弱い酸）の中和反応です。小学校で習った「白く濁る」の正体は、実はこの中和でできた水に溶けない塩 CaCO₃ だったのです。

答えは 45 cm³。酸の体積を 3 倍にすると、中の H⁺ の数も 3 倍になるので、中和に必要なアルカリの体積も 3 倍になります。これが「比例」の関係。15 × 3 = 45 cm³ です。

答えは 30 cm³。同じ体積でも、濃度を 2 倍にすると中の H⁺ の数は 2 倍にぎっしり詰まります。だから中和に必要なアルカリの体積も 2 倍。15 × 2 = 30 cm³。「濃いカルピスの原液を薄めるには、たくさんの水が必要」というイメージと同じです。

水溶液中のイオン（Ba²⁺ と SO₄²⁻）がすべて結びついて BaSO₄ の沈殿になり、水溶液中からイオンが消えてしまうから、電流はほとんど流れなくなる。一方、塩酸＋水酸化ナトリウムでできる NaCl は水に溶けるため、Na⁺ と Cl⁻ がイオンとして残り、電流が流れます。「中和したら必ず電流が流れなくなる」は誤解で、塩の種類によって違うことに注意。