理科の疑問

知り合いの中学生に答えを求められ、困っています。

水酸化ナトリウム•塩酸•食塩水がそれぞれビーカーに入っている。
ただし、この３つのビーカーは見分けがつかない。
そこで、青色リトマス紙のみを使って、３つのビーカーのうちどれにどれが入っているか調べよ。

私が思いついたのは
「青色リトマス紙をつけて赤くなったのが塩酸、赤くなったリトマス紙をつけて青くなったのが水酸化ナトリウム、最後まで何も変化がなかったのが食塩水」
でしたが、他にも３個くらい？（出題者がたくさんと言っていたそうです）答えがあるらしいです。
ビーカーの中身を混ぜて中和させたりしてもいいそうです。

知り合いはなるべくたくさん答えが知りたいらしいです。
よろしくお願いします。

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2014/07/21 20:30

結構高度な「数学的パズル」、例のＹ字路の悪魔、やパウロ(ペテロ)と悪魔と二つの門のクイズに似ています。

>青色リトマス紙のみを使って
ここに疑問があります、多くの段階を踏むプロセスを考えたときに、「青色リトマス紙」は最初の一枚しか使ってはいけないのか、同じ事だがそのリトマス紙を「切って」使ってはいけないのか？
同じ事だが、リトマス紙は結構長い、両端を別の環境で使ってはいけないのか。

>ビーカーの中身を混ぜて中和させたりしてもいい
ここにも「定義」と言う程「厳密」ではないが疑問があります、混ぜることは許されているが、分けることは許されていないのか、つまり最初のビーカーのみを使わねばならないのか？言い換えれば第四のビーカーを導入してはいけないのか。

No.2 回答者： opiok 回答日時： 2014/07/21 18:12

これは回答というよりも疑問になります。

塩酸については示された通りだと思います。
この塩酸を他の二つのビーカーに徐々に加えることを考えます。
食塩水の方は、次第に酸性を帯びて、青色リトマス紙が赤変すると思います。
水酸化ナトリウムの方は、一部が中和されつつも、完全に中和されるまでは塩基性が残るので、青色リトマス紙は変化しないと思います。
しかし、ここで問題となるのは、水酸化ナトリウムと塩酸の濃度です。
水酸化ナトリウムに塩酸を加えて水酸化ナトリウムが完全に中和され、塩酸が過剰になってしまう場合にはやはり酸性になるので、そうするとこの方法では他の二つの区別が付かなくなります。
濃度の条件はないのでしょうか

No.1 回答者： t-yamada_2 回答日時： 2014/07/21 17:03

＞青色リトマス紙のみを使って

とあるのでアルカリ性を調べる赤色リトマス紙は使えません。

1.酸性である塩酸はリトマス試験紙が赤くなることで判別できます。
2.その塩酸と他の２つのうちどちらかと混ぜてリトマス試験紙の反応を見ます。

　塩酸+水酸化ナトリウム：HCl+NaOH
　→ H(+)・Cl(-) +Na(+)・OH(-) → NaCl+H2O （食塩と水の中和）　　※(）内符号はイオン
となるのでリトマス試験紙の色は変化しません。
　
　塩酸+食塩水：HCl+NaCl→ H(+)・Cl(-) +Na(+)・Cl(-) →結局 HCl+NaClになる
　塩酸が薄くなった酸性なのでリトマス試験紙は赤く変色。

間違ってたらスミマセン。