お酢と金属の反応？～身近な科学の話⑩

皆さんこんにちは。
受験ドクターの理科大好き講師、澤田重治です。

仕事柄、様々な学校の入試問題を見る機会は多いのですが、
時々、問題の設定が事実と反するために、
問題不成立ではないかと思われるものに出会うことがあります。

最近も、立て続けに同じような不成立問題（？）に出会いました。
その内容は、どちらも「お酢と金属の反応」です。

お酢と言えば、私たちにとって大変身近な物質ですよね。

お寿司や酢の物、もずく酢など、おいしい食べ物もいっぱいあります。
ということで、今回のブログはこの「お酢と金属の反応」をテーマに書いてみます。

お酢の性質

お酢の主成分は「酢酸（さくさん）」という物質ですが、
実際の酢酸の濃度は４％程度しかないそうです。
それでもあのすっぱさと強烈な臭い！　酢酸ってすごいですね。

たしかに、酸性の水溶液のごく一般的な性質として、授業でも
「酸は金属と反応して水素を発生する」と教えます。
でも、金や銅などのように、酸とまったく反応しない金属もあります。
また、アルミニウムのような反応しやすい金属とも反応しない酸性水溶液も存在します。
そう、常に例外はつきものなのです。

私の持っている知識では、「お酢」も金属と反応しにくい酸性水溶液の一つで、
アルミニウムやスチールウール（鉄）とは反応しないはずなのですが……
何と入試問題の中に、お酢と反応することが前提となっている問題があったのです。

まずは、私が疑問を持った問題を２つ、学校名を伏せた上で以下に紹介します。

【例１】九州にある有名進学校 “Ｌ” の入試問題

９種類の水溶液Ａ～Ｉがあります。これらはそれぞれ次のア～ケのいずれかです。
ア．アンモニア水　　　イ．塩酸　　　ウ．さとう水　　　エ．食塩水　　　オ．す
カ．炭酸水　　　キ．石灰水　　　ク．水酸化ナトリウム水溶液

また、水溶液の酸性，中性，アルカリ性によって色が変化する溶液Ｘを用意しました。
これらについていくつかの実験を行うと，次のような結果が観察されました。

〔実験１〕　それぞれの水溶液に溶液Ｘを１滴ずつ加えると，Ａ，Ｂ，Ｃは緑色，
Ｄ，Ｅ，Ｆは黄色，Ｇ，Ｈ，Ｉは青色になった。
〔実験２〕　それぞれの水溶液を蒸発皿に少量とって熱したところ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは
蒸発皿に何も残らなかった。Ａ，Ｃはこげてしまった。
Ｂ，Ｈ，Ｉはどれも白い粉が残った。
〔実験３〕　それぞれの水溶液を試験管に入れ温めると，Ｅ，Ｆ，Ｇにはそれぞれ特有な
においがあった。
〔実験４〕　それぞれの水溶液にスチールウールを入れると，Ｅ，Ｆではさかんにあわが出た。
〔実験５〕　それぞれの水溶液にアルミニウムはくを入れると，Ｆ，Ｈではさかんにあわが出た。
〔実験６〕　それぞれの水溶液にガラス管を用いて息をふきこむと，Ｉは白くにごった。
〔実験７〕　それぞれの水溶液にヨウ素液を加えると，Ａだけが青くなった。
（1）ある溶液Ｘは何ですか。
（2）Ａ，Ｄ，Ｇ，Ｈは何ですか。ア～ケの記号を用いて答えなさい。

【例２】九州にある有名進学校 “Ｓ” の入試問題

５種類の水よう液Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅがあります。
これらの水よう液は塩酸，水酸化ナトリウム水溶液，アンモニア水，炭酸水，食塩水，
砂糖水，す，石灰水のどれかであることがわかっています。
どれがどの水よう液であるかを調べるために，次のような実験をしました。
後の問いに答えなさい。

〔実験１〕　水よう液Ａ～Ｅの色を観察すると，Ｅは色がついていたが他は無色であった。
〔実験２〕　水よう液Ａ～Ｅのにおいをかぐと，Ｃ，Ｅは特有のにおいがあり，
他はにおいがなかった。
〔実験３〕　水よう液Ａ～Ｅを青色リトマス試験紙につけると，Ｅでは赤色に変わり，
他は変化しなかった。
〔実験４〕　水よう液Ａ～Ｅを試験管に取ってアルミニウムを入れると，
Ａでは激しく気体を発生しながらとけ，Ｅではゆっくりと気体を発生しながらとけた。
他は何もおこらなかった。
〔実験５〕　水よう液Ａ～Ｅを蒸発皿に入れて加熱すると，ＡとＢでは白い固体が残り，
Ｄでは黒いこげができた。
〔実験６〕　水よう液Ａ～Ｅを試験管に取って息をガラス管で吹き込んだが，
どれも変化しなかった。

問１　実験３のように，青色リトマス紙を赤色に変える水よう液の性質を何といいますか。
問２　実験４でＡから発生した気体は何ですか。
問３　水よう液Ａ～Ｅの名前を答えなさい。
問４　ＢＴＢよう液を入れたときに青色に変化するものはどれですか。
Ａ～Ｅからすべて選んで記号で答えなさい。１つもない場合は「なし」と答えなさい。
問５　水よう液Ａ～Ｅを試験管に取ってスチールウール（鉄）を入れたとき，
気体が発生するのはどれですか。Ａ～Ｅからすべて選んで記号で答えなさい。
１つもない場合は「なし」と答えなさい。

実際に解いてみると分かりますが、【例１】の問題では水溶液Ｅがお酢のはずです。
しかし、〔実験４〕によると、スチールウールと反応してさかんにあわが出るらしい……。

そして、【例２】では、Ｅがお酢のはずですが、〔実験４〕ではアルミニウムと反応して
ゆっくりと気体を発生しながらとける……えっ、本当に？

卵の殻などの主成分である「炭酸カルシウム」となら反応しますが、
金属とは反応しないのでは？

ということで実験です！
「百聞は一見にしかず」と言いますからね。

ちなみに、どちらも“Ｅ”がお酢に割り当てられていて、
そのお酢が金属と反応する実験は〔実験４〕でしたが、もちろんこれは偶然です。

実際に試してみました！

さて、お酢にもいろいろ種類があって迷ったのですが、
お酢の主成分である「酢酸」以外の影響をさけたいので、
果実酢などではなく、オーソドックスなこちらのお酢で実験を行いました。

　← 「ザ・お酢」っていう感じですよね。