イオンモデル中和シミュレータIon Model Neutralization Simulator

1予想しよう（触る前に）Predict (before you touch anything)

1. 塩酸に水酸化ナトリウム水溶液を加えていくと、液中の Na⁺ と Cl⁻ はどうなると思いますか。As sodium hydroxide solution is added to hydrochloric acid, what do you think happens to the Na⁺ and Cl⁻ ions in the solution?💡 食塩（塩化ナトリウム）を水に溶かしたとき、水の中ではどのような粒子になっているかを思い出しましょう。Recall what particles are present when table salt (sodium chloride) is dissolved in water.
2. 水酸化ナトリウム水溶液を一定の割合で加えていくと、pH は一定の割合で少しずつ上がると思いますか。If sodium hydroxide solution is added at a steady rate, do you think the pH will rise steadily little by little?💡 液中に残っている H⁺ の数が最後の数個になったときを想像してみましょう。Imagine the moment when only the last few H⁺ ions are left in the solution.

2動かしてみようTry it

1. 最初の状態（加えるNaOH水溶液の量 0.0 mL、塩酸の濃度 0.50 mol/L）で、ビーカー内の粒子と H+・OH-・Na+・Cl-・H2O の個数、pH、BTB の色を記録する。In the starting state (NaOH added 0.0 mL, HCl conc. 0.50 mol/L), record the particles in the beaker, the counts of H+, OH-, Na+, Cl- and H2O, the pH and the BTB color.
2. 「加える」ボタンを押して数秒間滴下し、落ちた OH- が H+ と出会って H2O になる様子を観察する。「停止」を押して止め、個数の変化を確かめる。Press "Add" and let it drip for a few seconds. Watch OH- that falls in meet H+ and turn into H2O. Press "Stop" and check how the counts changed.
3. 「加えるNaOH水溶液の量」のスライダーを 20.0 → 24.5 → 25.0 → 25.5 → 30.0 mL と動かし、pH・BTB の色・各粒子の個数・中和曲線上の点を記録する。Move the "NaOH added" slider to 20.0, 24.5, 25.0, 25.5 and 30.0 mL. At each value record the pH, BTB color, particle counts and the point on the neutralization curve.
4. 「塩酸の濃度」を 0.20 mol/L と 1.00 mol/L に変え、「中和点: NaOH ○ mL」の表示と中和曲線の急な立ち上がりの位置がどう変わるかを調べる。Change "HCl conc." to 0.20 mol/L and 1.00 mol/L, and check how the "Neutralization point: NaOH ... mL" value and the position of the steep rise on the neutralization curve change.

3確かめようCheck

1. NaOH 水溶液を加えていくと、Na⁺ と Cl⁻ の数はどうなりましたか。As NaOH solution was added, what happened to the numbers of Na⁺ and Cl⁻?→ Cl⁻ は 15 個のまま変わらず、Na⁺ は加えた分だけ増えた（25.0 mL で 15 個）。どちらも反応で消えず、結びついて NaCl になることもなく、イオンのまま液中に残った。Cl⁻ stayed at 15 and Na⁺ increased with each addition (15 at 25.0 mL). Neither was used up, and they did not join to form NaCl; both stayed in the solution as ions.
2. 濃度 0.50 mol/L のとき、H⁺ と OH⁻ がどちらも 0 個になり pH が 7 になったのは何 mL 加えたときでしたか。そのとき H2O は何個でしたか。At 0.50 mol/L, after how many mL did both H⁺ and OH⁻ become 0 and the pH reach 7? How many H2O were there then?→ 25.0 mL のとき。BTB は緑（中性）になり、H2O ははじめの H⁺ と同じ 15 個になった。At 25.0 mL. The BTB turned green (neutral), and there were 15 H2O, the same as the starting number of H⁺.
3. 中和点の前後で pH はどのように変化しましたか。How did the pH change around the neutralization point?→ 20.0 mL で約 1.3、24.5 mL でも約 2.3 とゆっくり上がったが、25.0 mL で 7.00、25.5 mL で約 11.7 と急に変化した。BTB は黄 → 緑 → 青と変わった。中和点を過ぎると OH⁻ が残りはじめた。It rose slowly: about 1.3 at 20.0 mL and still only about 2.3 at 24.5 mL, then jumped to 7.00 at 25.0 mL and about 11.7 at 25.5 mL. BTB changed from yellow to green to blue. After the neutralization point, OH⁻ began to remain in the solution.
4. 塩酸の濃度を変えると、中和点はどう変わりましたか。How did the neutralization point change when the HCl concentration was changed?→ 0.20 mol/L では 10.0 mL、0.50 mol/L では 25.0 mL、1.00 mol/L では 50.0 mL で、塩酸の濃度に比例した。はじめの H⁺ の数も 6 個、15 個、30 個と濃度に比例していた。It was 10.0 mL at 0.20 mol/L, 25.0 mL at 0.50 mol/L and 50.0 mL at 1.00 mol/L, proportional to the acid concentration. The starting number of H⁺ (6, 15, 30) was also proportional to the concentration.

4考えようThink further

1. 中和点のビーカーの液を蒸発させると何が得られますか。また、中和点の液は「何も溶けていない水」と同じと言えますか。What would you get if you evaporated the liquid in the beaker at the neutralization point? Is the liquid at that point the same as pure water?→ 液中に残っている Na⁺ と Cl⁻ が結びついて塩化ナトリウム（塩）の結晶が得られる。中和点の液は中性だが、Na⁺ と Cl⁻ が溶けた塩化ナトリウム水溶液なので、純粋な水とは違う。The Na⁺ and Cl⁻ left in the solution would combine to form crystals of sodium chloride (a salt). The liquid is neutral, but it is a sodium chloride solution with Na⁺ and Cl⁻ dissolved in it, so it is not pure water.
2. 中和点の近くで pH が急に変わるのはなぜですか。Why does the pH change so suddenly near the neutralization point?→ pH は液中の H⁺（または OH⁻）の濃さで決まり、H⁺ がたくさんあるうちは少し減っても pH はあまり変わらない。最後の H⁺ がなくなると、加えた OH⁻ がそのまま残りはじめるので、わずかな量で酸性からアルカリ性へ急に変わる。pH depends on the concentration of H⁺ (or OH⁻). While there is a lot of H⁺, removing some barely changes the pH. Once the last H⁺ is gone, any OH⁻ added simply remains, so a tiny extra amount switches the solution from acidic to alkaline.

よくある誤解Common misconceptions

• 中和では Na⁺ と Cl⁻ がすぐに結びついて食塩の粒ができる（実際は水溶液中ではイオンのまま残り、塩の結晶は水を蒸発させて初めて得られる）。In neutralization, Na⁺ and Cl⁻ immediately join to form particles of salt (in fact they stay as separate ions in the solution; salt crystals form only when the water is evaporated).
• アルカリを加えた量に比例して pH も一定の割合で上がる（実際は中和点付近で急に変化する）。The pH rises in proportion to the amount of alkali added (in fact it changes suddenly near the neutralization point).

用語（日本語 / English）Key terms (Japanese / English)