化学 基礎 酸化 数。 酸化数の求め方!定義から丁寧に│受験メモ

化学基礎。酸化数

化学 基礎 酸化 数

はじめに あなたは化学の勉強は覚えることが多くて大変だと感じていませんか? もしかすると、学校の授業が退屈すぎて授業中に居眠りしてしまっている人もいるかもしれません。 何を隠そう私も高校時代はそうでした。 酸化還元の授業では教科書やプリントに書いてある反応をただただ暗記して、問題集を解いて計算できるようにして…といった勉強を繰り返していました。 化学ってなんてつまらないんだろうとずっと思っていました。 しかし、大学受験生になって本腰を入れて勉強をし始めると、今までただ単に暗記していた化学式の裏に様々な理論が隠れていることに気付きました。 今回この記事では、単なる暗記に終わらない、酸化還元反応の知っておきたい本質について紹介します。 ポイントは「電子」と「酸化数」にあります! 今まで単純暗記していた半反応式がスラスラと覚えられる覚え方についてお教えします! 酸化還元反応とは? さて、酸化還元反応の勉強を始める前に、「そもそも酸化還元反応ってなんだっけ?」という定義の部分をしっかりと確認しましょう。 そもそも「酸化」と「還元」って? 酸化還元反応とは名前の通り「酸化と還元を伴う反応」であります。 つまり、この「酸化」と「還元」とはどういうことかが分かれば酸化還元反応を理解したことになります。 それぞれ説明します。 酸化・・・物質が酸素を得る・または水素を失う反応 還元・・・物質が酸素を失う・または水素を得る反応 これだけ聞くと、???となってしまう人が多いはずです。 ここで具体的に酸化還元反応の例を見てみましょう。 最も身近な酸化還元反応といえば、燃焼反応です。 上に書いたのはメタンCH4の燃焼を表す化学反応式です。 この反応の前と後で炭素原子Cを含む物質に注目してみましょう。 すると、反応前はCH4 だったものが、反応後はCO2になっています。 水素と化合していた炭素は、水素を失って酸素と化合しています。 水素を失って酸素を得ているこの反応は、典型的な炭素の酸化反応だと言えます! また、酸素原子Oについて見てみると、反応前はO2だったものが、反応後はH2Oになっています。 酸素は水素を得ているので、この反応は酸素の還元反応だとも言うことができるのです。 何かの物質が水素を失った時、その水素が何処かに消えてしまうことはありません。 何かが水素を失った時、必ず別の何かが水素を得ているのです。 酸素についても同様です。 ある物質が酸化された時、他に還元された物質が存在します。 つまり、「酸化」と「還元」は片方だけでは起こり得ない、必ずセットになって起こる現象なのです。 この1組の現象を伴う反応こそが、「酸化還元反応」なのです。 練習問題として、次の反応式の中で、 に示した元素が酸化されているか還元されているかを答えてみましょう。 実はこの説明は、不十分というか、酸化還元反応の「本質」ではなく「具体例」に過ぎないのです。 いきなり説明されても理解しにくい酸化還元反応のイメージを掴んでもらうために水素と酸素のやり取りを伴う代表的な反応を見てもらいました。 それでは、酸化還元反応の「本質」とはどこにあるのでしょうか? それは、「電子のやり取り」にあります。 幾つかの原子が集まることで、CH4やO2などの分子が作られています。 本来別の物質である原子たちが1つの分子になるために、これらの原子たちは電子を共有しています。 これを「共有結合」と言いました。 例えば二酸化炭素CO2では、炭素原子とそれぞれの酸素原子が2つずつ電子を共有しています。 上の図の赤い電子 ここまでは化学基礎の「分子と共有結合」で習っている人ならすんなり理解していただけると思います。 ここからがポイントです。 実はこの共有結合では、共有されている電子は2つの原子の真ん中にあるわけではなく、どちらかの原子に引っ張られているのです。 元素ごとに電子を引っ張る力の強さが決まっています 電気陰性度。 この場合だと、酸素のほうが炭素よりもより強く電子を引っ張ります。 そこで「共有している電子は酸素のもの」と捉えてみましょう。 わかりやすく電子の区切れ目で線を引いてみました。 そうすると、酸素原子は電子を8個、炭素原子は電子を0個持っています。 酸素原子は価電子を6つ持つ原子でした。 ここではそれよりも2個多く電子を持っています。 ということは通常と比べて-2の電荷を帯びていることになります。 電子は-1だけ電荷を帯びているのでした。 ここで示した、「『通常の原子と比べて』どれだけの電荷を帯びているか」を表す数字を「酸化数」と言います。 実は、酸化還元反応の前後においてはこの「酸化数」が増減します。 さて、メタンCH4についても同様の図を書くと上の様になります。 この図を見ると、メタンにおける炭素原子の酸化数は-4だとわかります。 しかし、酸化数を調べるためにいちいち構造式を書いていては時間が掛かってしまいますし、複雑なイオン等では正しく構造式を書くのも至難の業です。 そんな悩みを解決するために、機械的に酸化数を求めることができる、「酸化数の公式」を紹介します。 これらの内容が頭に入っていれば、酸化数は機械的に求めることができます。 具体例を見てみましょう。 酸化剤とは物質を酸化させる物質、すなわち自身は還元される物質のことで、還元剤とは物質を還元させる物質、すなわち自身が酸化される物質になります。 ここまで何度も何度も見てきたとおり、「酸化と還元はセットで起こる」ので、ある物質が酸化剤として働くときの式とある物質が還元剤として働くときの式を組み合わせることで1つの酸化還元反応を作ることができます。 反応前後の物質さえ覚えればOK! 実は、半反応式はどの酸化剤or還元剤が、反応後にどの物質になるかということさえ覚えておけばOKなのです。 例えば、二酸化硫黄SO2は酸化剤として働き硫黄Sになります。 これだけの知識から半反応式を作ることができるのです。 先ほど見てきたとおり、反応の前後の物質さえ覚えておけばOKです。 いくつか気をつけるべきポイントを紹介します。 酸化剤として働くときは酸化数が減る、還元剤として働くときは酸化数が増えます。 そのため酸化剤の式では左辺に、還元剤の式では右辺に電子e-が現れます。 また、過酸化水素H2O2 と二酸化硫黄SO2 は酸化剤としても還元剤としても働きます。 そのため、「酸化剤として働くときはこの物質に」「還元剤として働くときはこの物質に」という風に各々についてしっかりと整理しておくことが大切です。 硝酸は酸化剤として働きますが、濃硝酸か希硝酸かで酸化剤としての式が異なります。 「希硝酸の方が強い酸化剤である」ということをしっかりと覚えておけば大丈夫です。 半反応式から電子e-を消すと酸化還元反応のできあがり 「酸化剤の半反応式と還元剤の半反応式を組み合わせることで酸化還元反応を作る」というのは最初にお話したとおりです。 ここまで半反応式の作り方や覚え方を学んできたあなたに肝心の「酸化還元反応の反応式の作り方」をお教えします。 とは言え難しいことは何もありません。 ポイントは次の2つです。 しかし、酸化還元反応は化学反応式なので、イオンや電子が反応式上に登場してはいけないのです。 そこで、ひとまず半反応式から電子e-を消します。 酸化剤の左辺と還元剤の右辺にはそれぞれ電子があるので、これらを何倍かして係数を揃えて足すことで電子を消すことができます。 (そのため、酸化剤や還元剤の半反応式における電子e-の係数が反応の比になります。 そのためこの係数が酸化剤や還元剤の価数と呼ばれます。 この水素イオンも化学反応式には残せませんから、どうにかして消さなければいけません。 そこで考えることは「この反応で水素イオンはどこから来ているか」ということです。 もし反応液が何らかの酸で酸性になっているとしたら、その酸が電離して水素イオンが発生しています。 反応式に書くときには、水素イオンをその出所の酸に戻してあげればよいのです。 水溶液であれば、溶媒として水は大量に存在します。 また、水は一部電離して水素イオンになっています。 酸であれば水素イオンも大量に存在します。 周囲に無数に存在しているからこそ、これらの物質が数合わせに使えるのです。 センター試験を見てみよう 平成29年度センター試験 化学 問6 硫化水素は還元剤なので、この反応では二酸化硫黄は酸化剤として働きます。 これより、二酸化硫黄1molに対して硫化水素が2mol反応することがわかります。 硫化水素は0. 4mol存在するので 0. 00075molの硫化水素が残ります。 まずはしっかりと半反応式を覚えておきましょう!.

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酸化数のルールを覚えて酸化剤・還元剤を見抜く方法を解説!

化学 基礎 酸化 数

はじめに あなたは化学の勉強は覚えることが多くて大変だと感じていませんか? もしかすると、学校の授業が退屈すぎて授業中に居眠りしてしまっている人もいるかもしれません。 何を隠そう私も高校時代はそうでした。 酸化還元の授業では教科書やプリントに書いてある反応をただただ暗記して、問題集を解いて計算できるようにして…といった勉強を繰り返していました。 化学ってなんてつまらないんだろうとずっと思っていました。 しかし、大学受験生になって本腰を入れて勉強をし始めると、今までただ単に暗記していた化学式の裏に様々な理論が隠れていることに気付きました。 今回この記事では、単なる暗記に終わらない、酸化還元反応の知っておきたい本質について紹介します。 ポイントは「電子」と「酸化数」にあります! 今まで単純暗記していた半反応式がスラスラと覚えられる覚え方についてお教えします! 酸化還元反応とは? さて、酸化還元反応の勉強を始める前に、「そもそも酸化還元反応ってなんだっけ?」という定義の部分をしっかりと確認しましょう。 そもそも「酸化」と「還元」って? 酸化還元反応とは名前の通り「酸化と還元を伴う反応」であります。 つまり、この「酸化」と「還元」とはどういうことかが分かれば酸化還元反応を理解したことになります。 それぞれ説明します。 酸化・・・物質が酸素を得る・または水素を失う反応 還元・・・物質が酸素を失う・または水素を得る反応 これだけ聞くと、???となってしまう人が多いはずです。 ここで具体的に酸化還元反応の例を見てみましょう。 最も身近な酸化還元反応といえば、燃焼反応です。 上に書いたのはメタンCH4の燃焼を表す化学反応式です。 この反応の前と後で炭素原子Cを含む物質に注目してみましょう。 すると、反応前はCH4 だったものが、反応後はCO2になっています。 水素と化合していた炭素は、水素を失って酸素と化合しています。 水素を失って酸素を得ているこの反応は、典型的な炭素の酸化反応だと言えます! また、酸素原子Oについて見てみると、反応前はO2だったものが、反応後はH2Oになっています。 酸素は水素を得ているので、この反応は酸素の還元反応だとも言うことができるのです。 何かの物質が水素を失った時、その水素が何処かに消えてしまうことはありません。 何かが水素を失った時、必ず別の何かが水素を得ているのです。 酸素についても同様です。 ある物質が酸化された時、他に還元された物質が存在します。 つまり、「酸化」と「還元」は片方だけでは起こり得ない、必ずセットになって起こる現象なのです。 この1組の現象を伴う反応こそが、「酸化還元反応」なのです。 練習問題として、次の反応式の中で、 に示した元素が酸化されているか還元されているかを答えてみましょう。 実はこの説明は、不十分というか、酸化還元反応の「本質」ではなく「具体例」に過ぎないのです。 いきなり説明されても理解しにくい酸化還元反応のイメージを掴んでもらうために水素と酸素のやり取りを伴う代表的な反応を見てもらいました。 それでは、酸化還元反応の「本質」とはどこにあるのでしょうか? それは、「電子のやり取り」にあります。 幾つかの原子が集まることで、CH4やO2などの分子が作られています。 本来別の物質である原子たちが1つの分子になるために、これらの原子たちは電子を共有しています。 これを「共有結合」と言いました。 例えば二酸化炭素CO2では、炭素原子とそれぞれの酸素原子が2つずつ電子を共有しています。 上の図の赤い電子 ここまでは化学基礎の「分子と共有結合」で習っている人ならすんなり理解していただけると思います。 ここからがポイントです。 実はこの共有結合では、共有されている電子は2つの原子の真ん中にあるわけではなく、どちらかの原子に引っ張られているのです。 元素ごとに電子を引っ張る力の強さが決まっています 電気陰性度。 この場合だと、酸素のほうが炭素よりもより強く電子を引っ張ります。 そこで「共有している電子は酸素のもの」と捉えてみましょう。 わかりやすく電子の区切れ目で線を引いてみました。 そうすると、酸素原子は電子を8個、炭素原子は電子を0個持っています。 酸素原子は価電子を6つ持つ原子でした。 ここではそれよりも2個多く電子を持っています。 ということは通常と比べて-2の電荷を帯びていることになります。 電子は-1だけ電荷を帯びているのでした。 ここで示した、「『通常の原子と比べて』どれだけの電荷を帯びているか」を表す数字を「酸化数」と言います。 実は、酸化還元反応の前後においてはこの「酸化数」が増減します。 さて、メタンCH4についても同様の図を書くと上の様になります。 この図を見ると、メタンにおける炭素原子の酸化数は-4だとわかります。 しかし、酸化数を調べるためにいちいち構造式を書いていては時間が掛かってしまいますし、複雑なイオン等では正しく構造式を書くのも至難の業です。 そんな悩みを解決するために、機械的に酸化数を求めることができる、「酸化数の公式」を紹介します。 これらの内容が頭に入っていれば、酸化数は機械的に求めることができます。 具体例を見てみましょう。 酸化剤とは物質を酸化させる物質、すなわち自身は還元される物質のことで、還元剤とは物質を還元させる物質、すなわち自身が酸化される物質になります。 ここまで何度も何度も見てきたとおり、「酸化と還元はセットで起こる」ので、ある物質が酸化剤として働くときの式とある物質が還元剤として働くときの式を組み合わせることで1つの酸化還元反応を作ることができます。 反応前後の物質さえ覚えればOK! 実は、半反応式はどの酸化剤or還元剤が、反応後にどの物質になるかということさえ覚えておけばOKなのです。 例えば、二酸化硫黄SO2は酸化剤として働き硫黄Sになります。 これだけの知識から半反応式を作ることができるのです。 先ほど見てきたとおり、反応の前後の物質さえ覚えておけばOKです。 いくつか気をつけるべきポイントを紹介します。 酸化剤として働くときは酸化数が減る、還元剤として働くときは酸化数が増えます。 そのため酸化剤の式では左辺に、還元剤の式では右辺に電子e-が現れます。 また、過酸化水素H2O2 と二酸化硫黄SO2 は酸化剤としても還元剤としても働きます。 そのため、「酸化剤として働くときはこの物質に」「還元剤として働くときはこの物質に」という風に各々についてしっかりと整理しておくことが大切です。 硝酸は酸化剤として働きますが、濃硝酸か希硝酸かで酸化剤としての式が異なります。 「希硝酸の方が強い酸化剤である」ということをしっかりと覚えておけば大丈夫です。 半反応式から電子e-を消すと酸化還元反応のできあがり 「酸化剤の半反応式と還元剤の半反応式を組み合わせることで酸化還元反応を作る」というのは最初にお話したとおりです。 ここまで半反応式の作り方や覚え方を学んできたあなたに肝心の「酸化還元反応の反応式の作り方」をお教えします。 とは言え難しいことは何もありません。 ポイントは次の2つです。 しかし、酸化還元反応は化学反応式なので、イオンや電子が反応式上に登場してはいけないのです。 そこで、ひとまず半反応式から電子e-を消します。 酸化剤の左辺と還元剤の右辺にはそれぞれ電子があるので、これらを何倍かして係数を揃えて足すことで電子を消すことができます。 (そのため、酸化剤や還元剤の半反応式における電子e-の係数が反応の比になります。 そのためこの係数が酸化剤や還元剤の価数と呼ばれます。 この水素イオンも化学反応式には残せませんから、どうにかして消さなければいけません。 そこで考えることは「この反応で水素イオンはどこから来ているか」ということです。 もし反応液が何らかの酸で酸性になっているとしたら、その酸が電離して水素イオンが発生しています。 反応式に書くときには、水素イオンをその出所の酸に戻してあげればよいのです。 水溶液であれば、溶媒として水は大量に存在します。 また、水は一部電離して水素イオンになっています。 酸であれば水素イオンも大量に存在します。 周囲に無数に存在しているからこそ、これらの物質が数合わせに使えるのです。 センター試験を見てみよう 平成29年度センター試験 化学 問6 硫化水素は還元剤なので、この反応では二酸化硫黄は酸化剤として働きます。 これより、二酸化硫黄1molに対して硫化水素が2mol反応することがわかります。 硫化水素は0. 4mol存在するので 0. 00075molの硫化水素が残ります。 まずはしっかりと半反応式を覚えておきましょう!.

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【保存版】酸化数の求め方とルールを完全解説!例題・演習問題付き!

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還元剤は相手を還元させる物質。 相手に電子を与える物質、自分自身は酸化される。 酸化数が増える 金属ナトリウムと塩素の反応では金属が還元剤である 還元剤は多くの金属である。 例えば リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウムは水と反応して水素を発生する。 水素イオンは一価の陽イオンであるから酸化数は+1 それが単体の水素を発生する。 単体なので酸化数は0。 酸化数が減少しているから水素は還元されている。 だから金属は還元剤である。 酸の性質の一つである、金属と反応して水素を発生させるというのもこの還元剤の働きである。 酸の水素イオン(酸化数+1)が水素分子(酸化数0)になるとき還元されている。 だから、酸の性質は還元剤によって起こされる性質である。 シュウ酸も二酸化炭素という期待を発生させる。 還元剤の反応では色の変化をしたり、気体を発生したりする。 さて、還元剤も酸化剤と同じ、絶対的に強い還元剤というものはない。 常に相手次第 だから、酸化剤にも還元剤にもなる物質がある 過酸化水素と二酸化硫黄がそれである。 イオン反応式を作れるようになれば、還元剤を理解したことになる。 還元剤のイオン反応式は酸化剤よりも工程が減ることがある。 それは、酸素の数、水素の数を合わせなくてもいいことが多いからだ 電子の数だけ合わせるということでOKなこともある 電子の数合わせは酸化剤では左辺に加えたが、還元剤では右辺に加える これでイオン反応式を書けるようにしておこう。

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