【中3理科】イオンと酸・アルカリの要点まとめ｜電離・中和反応の仕組み

中3理科「水溶液とイオン」「酸・アルカリと中和」を、図と例題で1つずつ確かめるページです。この単元は「水にとけて＋と−のイオンに分かれる（電離）」と「酸性のもとはH^＋、アルカリ性のもとはOH⁻、出会うと水（中和）」の2つでつながっています。どの見出しも「答え → 図 → 理由 → 解き方」の順に書いています。紙に書いて練習したい人は、下の無料プリントを使ってください。

電流が流れる水溶液：電解質と非電解質

📄 プリント① 2・3ページ

知らない名前の水溶液の考え方：①砂糖かエタノールの水溶液か（中学で出る非電解質はこの2つが中心）→ ②上の表の電解質がとけているか、の順で見ます。砂糖水に食塩水を混ぜた液には、電解質の塩化ナトリウムがとけているので電流が流れます。

標準砂糖は非電解質です。砂糖水に食塩水を混ぜると、電流が流れるようになります。それはなぜですか。

答え：（例）食塩水には、電解質の塩化ナトリウムがとけているから。

塩化銅水溶液の電気分解：陰極に銅、陽極に塩素

📄 プリント① 4・5ページ

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理由：ろ紙の上の青色のしみは陰極側へ動きます。銅の粒子は＋の電気を帯びていて−の陰極に引かれ、塩素の粒子は−の電気を帯びていて＋の陽極に引かれるからです（＋と−は引き合う）。塩素は有毒なので、においは手であおいでかぎます。

うすい塩酸の電気分解：陰極に水素、陽極に塩素

📄 プリント① 6ページ

確かめ方：陰極側の気体にマッチの火を近づけると音を立てて燃える（水素）。陽極側の液を赤インクで色をつけた水に入れると色が消える（塩素）。

水素や銅（金属）は陰極に、塩素は陽極に出ます。水溶液の中で、水素や銅は＋、塩素は−の電気を帯びた粒子になっているからです。

原子のつくり：陽子・中性子・電子と同位体

📄 プリント① 7ページ

陽子の数を原子番号といいます。例：塩素は原子番号17なので陽子17個・電子17個、銅は29なので陽子29個・電子29個です。

同じ元素でも、中性子の数が異なる原子があり、これらをたがいに同位体といいます。

イオンとは？ 陽イオン・陰イオンのでき方と化学式

📄 プリント① 8ページ

決め方：①陽子の数（原子番号）と電子の数をくらべる（陽子の数はイオンになっても変わらない）→ ②電子が少なければ＋、多ければ− → ③その差が、化学式の右上の数。

化学式の書き方：元素記号の右上に、やりとりした電子の数と＋か−を書きます。数字が先、＋−が後（Cu^2＋）。1個のときは1を書きません（Na^＋）。

標準ナトリウム原子（原子番号11）が電子を1個失ってできたイオンには、電子が何個ありますか。

陽子11個・電子11個の原子が電子を1個失うので、11−1＝10（個）

答え：10個

電離と電離の式：主なイオンの表

📄 プリント① 9ページ

電離の式の例：NaCl → Na^＋ ＋ Cl⁻　HCl → H^＋ ＋ Cl⁻　CuCl₂ → Cu^2＋ ＋ 2Cl⁻（Cu^2＋1個の＋2と、Cl⁻2個の−2がつり合う）

非電解質は電離しません。水にとけても分子のまま散らばるので、イオンが無く、電流が流れません。

標準塩化亜鉛 ZnCl₂ が水にとけて、陽イオンと陰イオンに分かれるようすを、化学式を使った式で書きなさい。

Zn^2＋1個の＋2と、Cl⁻2個の−2がつり合うようにします。

答え：ZnCl₂ → Zn^2＋ ＋ 2Cl⁻

電解質の水溶液に電流が流れるのはなぜ？

📄 プリント① 10ページ

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理由：固体の塩化ナトリウムでは、Na^＋とCl⁻がたがいに引き合って規則正しく並び、動けないので電流が流れません。水にとけるとばらばらになって動けるので、電流が流れます。青色がうすくなるのは、青色のもとの銅イオンが陰極で銅になって減るからです。

理由うすい塩酸の電気分解で、陰極から水素が出るのはなぜですか。「水素イオン」「電子」の語を使って書きなさい。

答え：（例）陽イオンの水素イオンが陰極に引かれ、電子を受け取って水素原子になり、2個が結びついて水素になるから。

酸性・アルカリ性の水溶液の性質と指示薬の色

📄 プリント② 2・3ページ

覚え方：アルカリ性は、リトマス紙もBTB溶液も青。アルカリ性で赤くなるのはフェノールフタレイン溶液だけ。中性で色が変わるのは、BTB溶液の緑色だけです。

基本赤色・青色どちらのリトマス紙をつけても色が変わらなかった液に、BTB溶液を加えると何色になりますか。

リトマス紙の色が変わらない液は中性。中性ではBTB溶液は緑色です。

答え：緑色

酸性・アルカリ性のもとはどのイオン？

📄 プリント② 4ページ

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理由：塩酸をしみこませた糸を置いて電圧を加えると、青色リトマス紙の陰極側が赤色に広がります。陰極へ動いたのは陽イオンで、塩酸（HCl → H^＋ ＋ Cl⁻）の陽イオンはH^＋だけなので、酸性のもとはH^＋です。水酸化ナトリウム水溶液にかえると、赤色リトマス紙の陽極側が青色に広がるので、アルカリ性のもとは陰イオンのOH⁻です。ろ紙は、電解質で中性の硝酸カリウム水溶液でしめらせます。

酸とアルカリの定義と電離の式

📄 プリント② 5ページ

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例：酸＝塩化水素（塩酸）・硫酸・硝酸・酢酸。アルカリ＝水酸化ナトリウム・水酸化カリウム・水酸化バリウム・水酸化カルシウム（石灰水）。アンモニア水もアルカリ性です。

塩化ナトリウム水溶液が中性なわけ：NaCl → Na^＋ ＋ Cl⁻ と電離し、H^＋もOH⁻もできないからです。

pH：酸性・アルカリ性の強さ

📄 プリント② 6ページ

pHは、pH試験紙（色を見本の色とくらべる）やpHメーターで調べます。酸性どうしなら小さいほうが強く（pH2とpH4ならpH2）、アルカリ性どうしなら大きいほうが強くなります。

水でうすめると：食酢を水でうすめるとH^＋の濃さが小さくなり、pHは7に近づきます。いくらうすめても、7より大きくはなりません。

標準塩酸に水を加えてうすめたあと、pHを調べると3でした。もとの塩酸のpHは、3より大きいですか、小さいですか。

うすめるとpHは大きくなって7に近づきます。うすめた後が3なので、もとは3より小さい。

答え：小さい

中和とは？ H＋＋OH−→H2O

📄 プリント② 7ページ

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理由：加えたOH⁻がH^＋と結びついて水になり、H^＋が減ったので、酸性の性質が弱まりました。酸とアルカリを少しでも混ぜれば、中和は起こります（液がまだ黄色の間も起こっています）。

理由塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を加えて、ちょうど中性になったあと、さらに水酸化ナトリウム水溶液を加えても、中和は起こりません。それはなぜですか。

答え：（例）加えたOH⁻と結びつくH^＋が、もう水溶液の中に無いから。

塩とは？ 酸＋アルカリ→塩＋水

📄 プリント② 8ページ

HCl ＋ NaOH → NaCl ＋ H₂O。塩の名前は、「酸の陰イオンの名前（塩化・硝酸・硫酸）＋アルカリの陽イオンの名前（ナトリウム・バリウム）」で付きます。

中和は発熱反応で、温度が上がります。

標準硫酸と水酸化ナトリウム水溶液を混ぜたとき、できる塩の名前を書きなさい。また、硝酸カルシウムは何という酸と何というアルカリからできる塩ですか。

硫酸（酸の陰イオンの名前）＋ナトリウム（アルカリの陽イオンの名前）

硝酸カルシウム＝硝酸（酸）の陰イオン＋カルシウム（アルカリの陽イオン）。カルシウムイオンを出すアルカリは水酸化カルシウム

答え：硫酸ナトリウム。酸は硝酸、アルカリは水酸化カルシウム

硫酸＋水酸化バリウム：白い沈殿と電流

📄 プリント② 9ページ

中性になるまでの電流：加えたBa^2＋はSO₄²⁻と結びついて沈殿になり、OH⁻はH^＋と結びついて水になります。だから水溶液の中のイオンが減っていき、ちょうど中性になると、電流がほとんど流れなくなります。さらに加えると、Ba^2＋とOH⁻がふえて、また流れるようになります。

中和のときのイオンの数とグラフ

📄 プリント② 10・11ページ

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うすい塩酸にH^＋とCl⁻が4個ずつあり、水酸化ナトリウム水溶液を1目もり加えるごとに、Na^＋とOH⁻が1個ずつ入るとします。

グラフの決め方：反応しないイオン（Na^＋・Cl⁻）のうち、はじめからあるCl⁻は一定、加えるNa^＋はふえ続けます。反応するイオンのうち、はじめからあるH^＋は減って中性で0、加えるOH⁻は中性まで0で、その後ふえます。イオンの数の合計は、中性までは変わらず、その後ふえます。

発展うすい塩酸にH^＋とCl⁻が6個ずつあります。うすい水酸化ナトリウム水溶液を2cm³加えるごとに、Na^＋とOH⁻が1個ずつ入ります。ちょうど中性になるのは何cm³加えたときですか。また、16cm³加えたとき、OH⁻は何個ありますか。

H^＋6個を消すのにOH⁻が6個いる。2cm³で1個なので、2×6＝12（cm³）

16cm³でOH⁻は8個入る。6個はH^＋と結びついて水になるので、8−6＝2（個）

答え：12cm³、2個

ちょうど中性にする量は比例する

📄 プリント② 12ページ

解き方：①ちょうど中性になる組を書く（うすい塩酸10cm³とうすい水酸化ナトリウム水溶液15cm³）→ ②何倍かを求める（塩酸20cm³は10cm³の2倍）→ ③相手も同じ倍にする（15cm³×2＝30cm³）。

多すぎたとき：塩酸10cm³に水酸化ナトリウム水溶液を20cm³加えると、15cm³で中性になるので、5cm³分のOH⁻が残り、アルカリ性になります。

濃さを2倍にすると：同じ体積の中のOH⁻が2倍になるので、中性にするのに要る体積は半分（15cm³の半分で7.5cm³）です。

標準うすい塩酸20cm³に、うすい水酸化ナトリウム水溶液を14cm³加えると、ちょうど中性になりました。同じ塩酸30cm³をちょうど中性にするには、同じ水酸化ナトリウム水溶液が何cm³いりますか。

30÷20＝1.5（倍）	塩酸が何倍か
14×1.5＝21（cm³）	相手も同じ倍にする
答え：21cm³

発展うすい塩酸15cm³をちょうど中性にするのに、うすい水酸化ナトリウム水溶液が10cm³いりました。濃さが2倍の塩酸15cm³をちょうど中性にするには、もとの濃さの水酸化ナトリウム水溶液が何cm³いりますか。

濃さが2倍だと、同じ体積の中のH^＋が2倍。必要なOH⁻の数も2倍なので、体積は2倍です。

答え：10×2＝20cm³

まとめ

電解質は水にとけると陽イオンと陰イオンに電離し、イオンが動くので電流が流れます。原子は電子を失うと陽イオン、受け取ると陰イオンになり、化学式は「数字が先、＋−が後」で書きます。酸性のもとはH^＋、アルカリ性のもとはOH⁻で、混ぜるとH^＋＋OH⁻→H₂Oの中和が起こり、酸の陰イオンとアルカリの陽イオンから塩ができます。pHは7が中性で、小さいほど酸性が強くなります。中性になる量は比例します。プリントの確認問題で、イオンの化学式とイオンの数え方を手を動かして練習してみてください。