【プロ講師解説】このページでは『中和滴定(実験器具や操作法、指示薬、滴定曲線(グラフ)など)』について解説しています。解説は高校化学・化学基礎を扱うウェブメディア『化学のグルメ』を通じて6年間大学受験に携わるプロの化学講師が執筆します。

中和滴定とは

中和滴定とは、酸塩基反応を利用し、濃度が既にわかっている溶液(=標準液)を用いて、濃度不明の溶液(=試料)の濃度を求める操作である。

中和滴定で用いる実験器具

中和滴定は主に上の4つの器具を用いて行われる。それぞれの役割等は次の通り。

器具名 用途 洗い方
メスフラスコ 標準液を調整する 純水で洗う→濡れたまま使用
ホールピペット 正確な量の溶液を計り取る 純水で洗う→共洗い→濡れたまま使用
ビュレット 溶液を滴下し、滴下した体積を読み取る 純水で洗う→共洗い→濡れたまま使用
三角フラスコ(コニカルビーカー) 標準液と濃度未知の溶液を反応させる 純水で洗う→濡れたまま使用

中和滴定で使用する4つの器具、メスフラスコ・ホールピペット・ビュレット・三角フラスコ(コニカルビーカー)はいずれも使用前は純水で洗浄する。その後、共洗いが必要なものは共洗いをし、共洗いが必要ないものは純水で濡れたまま使用する。

【純水で濡れたまま使用】
・メスフラスコ
希釈をするときに結局純水を加えるため、共洗いをする必要はない
・三角フラスコ
三角フラスコ内に含まれる酸・塩基の“物質量”に影響はないため、共洗いの必要はない
【共洗いをしてから使用】
・ホールピペット
・ビュレット
純水で濡れていると溶液の濃度が変化してしまうため、共洗いをする必要がある

※共洗いをするさらに詳しい理由などについては【共洗い】中和滴定でビュレットとホールピペットを共洗いする理由や器具の覚え方などを参照

中和滴定の流れ

STEP1

標準溶液を調製する
Point!

まずは、標準溶液を調製する。標準溶液とは「あらかじめ濃度が分かっている溶液」のこと。中和滴定では、これを使って濃度が未知の溶液(=試料)の濃度を求めていく。標準溶液を調製する時は、「メスフラスコ」という道具を用いる。

メスフラスコの細くなった先端部分には「標線」という線があり、一定量の化学物質を入れた後にこの線まで水を入れることで、作りたい濃度の溶液を普通のフラスコよりも正確に調製することができる。

STEP2

ホールピペットを用いて標準溶液を三角フラスコに移動させる
Point!

次は、STEP1で調製した標準溶液を「ホールピペット」を用いて量り、三角フラスコに移動させる。

STEP3

濃度不明の溶液をビュレットに入れる
Point!

次は、濃度不明の溶液を「ビュレット」に入れる。

ちなみに、ビュレットの目盛りはボコっとなっている液面の一番下の位置を読むということに注意しよう。

STEP4

濃度不明の溶液を滴下する
Point!

最後に、ビュレットに入れた濃度未知の溶液を三角フラスコに入った濃度が既に分かっている溶液に滴下し、その量を用いて中和計算を行い、未知の濃度を求めていく。

中和滴定と指示薬

中和滴定において、単に滴定をしただけではいつ中和点に達したのかを目で見て判断することが難しい。
そこで、特定のpHで色が変化する物質である指示薬を用いて、中和が完了したかどうかをチェックしていく。

高校化学でよく出てくる指示薬はフェノールフタレインとメチルオレンジの2つである。

フェノールフタレイン

塩基性で赤
Point!

フェノールフタレイン約pH8.3〜pH10に変色域をもっており、pHがこの範囲より酸性側だと無色、塩基性側だと赤色になる。

メチルオレンジ

酸性で赤、塩基性で黄
Point!

メチルオレンジ約pH3.1〜pH4.4に変色域をもっており、pHがこの範囲より酸性側だと赤色、塩基性側だと黄色
になる。

中和滴定をするときにどちらの指示薬を選択するのかについては次の滴定曲線を見ながら解説していこう。

中和滴定と滴定曲線

滴定曲線とは、酸・塩基の滴下量に対して溶液のpHがどのように変化していくかを表したグラフである。

滴定曲線は、次の3STEPで見ていく。(酸に塩基を滴下していく場合)

STEP1 スタート時は酸しかないのでpHは7より低い
STEP2 塩基を加えていくと段々とpHが上昇してくる
STEP3 最終的にpH12前後で一定となる
Point!

STEP1

塩基を一滴も加えていないSTARTのときは、酸しかないのでpHは7より低い。

STEP2

そこに塩基を滴下していくと、pHは徐々に上がっていく。

STEP3

最終的にGOALの位置までpHは上昇していく。

星の位置は中和点である。垂直な部分(pHが急激に上昇=pHジャンプしている部分:)の中心部が中和点を表している。

それでは、この滴定曲線を指示薬の変域と組み合わせてみよう。

薄い赤はフェノールフタレインの変色域であるpH8.3〜pH10、薄いオレンジはメチルオレンジの変色域であるpH3.1〜pH4.4を表している。

指示薬の変色域の中にpHジャンプの部分が入っていればその指示薬を用いて中和点を確認することができるので、このグラフの滴定だとフェノールフタレイン・メチルオレンジともに使用可能であることがわかる。

それではここから8パターンの滴定曲線を紹介していこう。

酸に塩基を加えていく際の滴定曲線

酸に塩基を加えていく滴定曲線を4パターン紹介していく。

強酸+強塩基

【STEP1】
強酸は基本的にpHが2以下なので、そこからスタートする。
【STEP2】
強塩基を加えていくと、徐々にpHが上昇する。
【STEP3】
最終的にpH12程度までいった後、一定になる。

このグラフでは、pHジャンプの範囲(=pHが急激に変化している範囲=垂直になっている範囲)が約pH3〜11で、フェノールフタレイン・メチルオレンジ両方の変色域を含むので、どちらの指示薬も使用できる。

強酸+弱塩基

【STEP1】
強酸は基本的にpHが2以下なので、そこからスタートする。
【STEP2】
弱塩基を加えていくとpHは徐々に上がっていく。
【STEP3】
最終的にpH12に届かないくらいまでいった後、一定になる。(強塩基だと12以上、弱塩基だと12以下になる場合が多い)

このグラフでは、pHジャンプの範囲が約pH3〜8で、メチルオレンジの変色域を含むので、指示薬として用いるのはメチルオレンジである。

弱酸+強塩基

【STEP1】
弱酸は基本的にpHが2以上なので、そのあたりからスタートする。
【STEP2】
強塩基を加えていくとpHは徐々に上がっていく。
【STEP3】
最終的に、pH12程度で一定となる。

このグラフでは、pHジャンプの範囲が約pH6〜11で、フェノールフタレインの変色域を含むので、指示薬として用いるのはフェノールフタレインである。

弱酸+弱塩基

【STEP1】
弱酸は基本的にpHが2以上なので、そのあたりからスタートする。
【STEP2】
弱塩基を加えていくとpHは徐々に上がっていく。
【STEP3】
最終的に、pH12程度で一定となる。

このグラフでは、グラフが垂直になっている部分はない。(なんとなく緩やかに上がっていく感じ)
したがって、どちらの指示薬も使うことができない。また、弱酸と弱塩基の中和滴定の中和点はpH7付近になるが、電離度の関係で7ぴったりで止まることはない。

塩基に酸を加えていく際の滴定曲線

塩基に酸を加えていく滴定曲線を4パターン紹介していく。

強塩基+強酸

【STEP1】
強塩基は基本的にpHが12以上なので、そのあたりからスタートする。
【STEP2】
強酸を加えていくとpHは徐々に下がっていく。
【STEP3】
強酸のpHは2以下なので、最終的にpH2程度で一定となる。

このグラフでは、pHジャンプの範囲(=pHが急激に変化している範囲=垂直になっている範囲)が約pH3〜11で、フェノールフタレイン・メチルオレンジ両方の変色域を含むので、どちらの指示薬も使用できる。

強塩基+弱酸

【STEP1】
強塩基は基本的にpHが12以上なので、そのあたりからスタートする。
【STEP2】
弱酸を加えていくとpHは徐々に下がっていく。
【STEP3】
弱酸のpHは2以上なので、最終的にpH2より少し上のところで一定となる。

このグラフでは、pHジャンプの範囲が約pH6〜11で、フェノールフタレインの変色域を含むので、指示薬として用いるのはフェノールフタレインである。

弱塩基+強酸

【STEP1】
弱塩基は基本的にpHが12以下なので、そのあたりからスタートする。
【STEP2】
強酸を加えていくとpHは徐々に下がっていく。
【STEP3】
強酸のpHは2以下なので、最終的にpH2程度で一定となる。

このグラフでは、pHジャンプの範囲が約pH3〜8で、メチルオレンジの変色域を含むので、指示薬として用いるのはメチルオレンジである。

弱塩基+弱酸

【STEP1】
弱塩基は基本的にpHが12以下なので、そのあたりからスタートする。
【STEP2】
弱酸を加えていくとpHは徐々に下がっていく。
【STEP3】
弱酸のpHは2以上なので、最終的にそのあたりで一定となる。

このグラフでは、グラフが垂直になっている部分はない。(なんとなく緩やかに下がっていく感じ)
したがって、どちらの指示薬も使うことができない。また、弱酸と弱塩基の中和滴定の中和点はpH7付近になるが、電離度の関係で7ぴったりで止まることはない。

中和滴定と中和計算

中和の具体的な計算解法については【公式あり】中和計算を一瞬で解く方法を理由を交えて徹底解説!を確認。

中和滴定に関する演習問題

問1

【】に当てはまる用語を答えよ。

酸・塩基反応を利用し、濃度が既にわかっている溶液(=標準液)を用いて、濃度不明の溶液(=試料)の濃度を求める操作を【1】という。

【問1】解答/解説:タップで表示
解答:【1】中和滴定
問2

【】に当てはまる器具名を答えよ。

中和滴定の流れは次の通りである。
<STEP1>
【1】を用いて標準溶液(濃度がわかっている溶液)を調整する。
<STEP2>
STEP1で調整した標準溶液を【2】を用いて量りとり【3】に移動させる。
<STEP3>
濃度未知の溶液を【4】に入れ、標準溶液の入った【3】に濃度未知の溶液を滴下する。

【問2】解答/解説:タップで表示
解答:【1】メスフラスコ【2】ホールピペット【3】三角フラスコ【4】ビュレット
問3

【】に当てはまる用語を答えよ。

中和滴定に使用する器具で共洗いをするのは【1】と【2】である。

【問3】解答/解説:タップで表示
解答:【1】ホールピペット【2】ビュレット(順不同)

※共洗いについて詳しくは以下のページを参照

問4

【】に当てはまる用語を答えよ。

中和滴定に用いる指示薬のうち、【1】は約pH8.3〜pH10に変色域をもっており、pHがこの範囲より酸性側だと【2】色、塩基性側だと【3】色になる。【4】は約pH3.1〜pH4.4に変色域をもっており、pHがこの範囲より酸性側だと【5】色、塩基性側だと【6】色になる。

【問4】解答/解説:タップで表示
解答:【1】フェノールフタレイン【2】無【3】赤【4】メチルオレンジ【5】赤【6】黄
問5

【】に当てはまる用語を答えよ。

酸・塩基の滴下量に対して溶液のpHがどのように変化していくかを表したグラフを【1】という。

【問5】解答/解説:タップで表示
解答:【1】滴定曲線

滴定曲線とは、酸・塩基の滴下量に対して溶液のpHがどのように変化していくかを表したグラフである。


問6

以下の滴定曲線のうち、強塩基に弱酸を加えていったときのものはどれか。





【問6】解答/解説:タップで表示
解答:【1】③

①は強酸に弱塩基を加えた場合、②は弱酸に強塩基を加えた場合、④は弱塩基に強酸を加えた場合の滴定曲線である。

問7

【】に当てはまる用語を答えよ。

気体(例:アンモニア)など、通常の中和滴定を行いにくい物質を滴定するための特殊な滴定法を【1】という。

【問7】解答/解説:タップで表示
解答:【1】逆滴定

※逆滴定について詳しくは逆滴定(例題・計算問題の解き方・原理など)を参照

問8

【】に当てはまる用語を答えよ。

2価の酸や塩基には、中和点が2コあるということを利用した中和滴定を【1】という。

【問8】解答/解説:タップで表示
解答:【1】二段滴定

※二段滴定について詳しくは二段滴定(原理・例題・計算問題の解き方など)を参照

問9

中和滴定に用いる指示薬で、pH8〜pH10に変色域をもつものはなにか。
【問9】解答/解説:タップで表示
解答:フェノールフタレイン

フェノールフタレインはpH8〜pH10に変色域をもつ指示薬である。

問10

中和滴定に用いる指示薬で、pH3〜pH4.5に変色域をもつものはなにか。
【問10】解答/解説:タップで表示
解答:メチルオレンジ

メチルオレンジはpH3〜pH4.5に変色域をもつ指示薬である。

問11

強酸に弱塩基を加えていく中和滴定で使える指示薬はなにか。
【問11】解答/解説:タップで表示
解答:メチルオレンジ

強酸に弱塩基を加えていく中和滴定では、中和点は酸性に偏る。したがって、使える指示薬はメチルオレンジである。

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著者プロフィール

・化学のグルメ運営代表
・高校化学講師
・薬剤師
・デザイナー/イラストレーター

数百名の個別指導経験あり(過去生徒合格実績:東京大・京都大・東工大・東北大・筑波大・千葉大・早稲田大・慶應義塾大・東京理科大・上智大・明治大など)
2014年よりwebメディア『化学のグルメ』を運営
公式オンラインストアで販売中の理論化学ドリルシリーズ・有機化学ドリル等を執筆

著者紹介詳細