炭酸水と石灰水の反応における色の変化についての理解

炭酸水と石灰水の反応において色の変化がどのように起こるのか、特にBTB液を加えたときの反応については、理科の試験などでもよく出題されるテーマです。今回の問題は、炭酸水に石灰水を加えていくことでどのような変化が起きるのか、という点に焦点を当てています。

1. 反応の基本：炭酸水と石灰水

炭酸水と石灰水の反応は、主に二酸化炭素と水酸化カルシウムの反応に関連しています。この反応では、二酸化炭素が水酸化カルシウムと反応して炭酸カルシウムを生成します。炭酸カルシウムは白く濁るため、反応中に白濁が見られることがあります。

BTB液（ブロモチモールブルー）は、酸性・中性・アルカリ性のpHに応じて色が変わる指示薬です。酸性のときは黄色、アルカリ性のときは青色、中性のときは緑色を示します。この液を炭酸水に加えると、炭酸水のpHが変化する過程において、色の変化が観察されます。

石灰水を少しずつ炭酸水に加えていくと、最初は炭酸カルシウムが生成されて白濁するものの、反応が進むにつれて、石灰水（アルカリ性）が多くなり、最終的にはBTB液が青色に変化します。この反応は、石灰水が過剰に加わることで、pHが上昇し、BTB液の色が変わるためです。

問題における選択肢の中で、「イ」【最初は色の変化が見られないが、加え続けると透明なままで青色になる】が正しいと思われます。石灰水を少しずつ加えることで、炭酸カルシウムの生成は一時的に起こりますが、反応後にはpHが上昇し、最終的にはBTB液が青色に変わるためです。

炭酸水に石灰水を加える過程では、最初は炭酸カルシウムの生成による白濁が見られるものの、石灰水が過剰に加わることでpHが上昇し、BTB液が青色に変わることが確認できます。この反応を理解することで、正しい色の変化を予測することができます。