酸化還元反応
Point1 酸化還元は酸化数に注目！
Point2酸化数の求め方
酸化数を求めるには、基準となる数値を暗記する必要があります。太字のところは覚えましょう。
○酸化数の求め方
①単体のままの状態における酸化数は０である。
②化合物中に含まれる酸素原子の酸化数は－２である。
(ただしH2O2などの過酸化物の時は例外で、このときは－１となる。同様に金属の水素化物 NaH など、この場合は水素が－１価)
③化合物中に含まれる水素原子の酸化数は＋１である。
④化合物中に含まれる各原子の酸化数を総和した値は０である。
⑤イオンに含まれる各原子の酸化数を総和した値はイオンの価数に等しい。
⑥化合物中に含まれるアルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化数は、それぞれ ＋１、＋２である。
⑦酸化数を示す( )は原子1個分の酸化数であることに注意する。
酸化・還元を扱うとき、酸化数を用いると大変便利である。
●酸化剤・還元剤
①酸化剤は反応相手を酸化して、自身は還元される。
②還元剤は反応相手を還元して、自身は酸化される。
これらを読んだだけではよくわからないと思います。そこで早速実践です。
次の物質の下線をつけた原子の酸化数を求めよ。
①H2S
上記③より、化合物中の水素原子の酸化数は＋１なので、H=+1,S=xとおくと、
(+1)×2＋ｘ＝０(∵上記④より化合物中の酸化数の総和は０だから)
∴ｘ＝S＝－２
②SO2
上記②より、化合物中の酸素原子の酸化数は－２なので、S=x,O=-2とおくと、
x＋(－2)×2＝0 ∴x＝＋４
③CuSO4
副読本P3にあるのですが、金属の単原子イオンでCu＝＋２価であると分かります。そこで、Cu＝＋２、 S＝ｘ、O＝－２とおくと、
＋２＋ｘ＋(－２)×４＝０ ∴ｘ＝＋６
④[Cu(NH3)4]2+
上記④より、各原子の酸化数の総和は０なので、Cu=x,NH3=0とおくと、
x＋０×４＝＋２ ∴x＝＋２
⑤NO3-
N=x,O=-2とおくと、x＋(－2)×3＝－1 ∴ｘ＝＋５
⑥KClO3
Kはアルカリ金属で上記⑥より、化合物中のアルカリ金属の酸化数は＋１なので、K=+1,Cl=x,O=-2とおくと、 (+1)+x+(-2)×3=0 ∴ｘ＝＋５
⑦O2
上記①より、単体の酸化数は０なので、O=０
⑧Al3+
Al=xとおく ∴ｘ＝＋３
⑨MnCl2
Clが右端にあるときはClの酸化数を－１とします。右端にあるときのClは必ずCl-と結合しているからです。 Mn=x,Cl=-1とおくと、ｘ＋(-1)×2＝０ ∴ｘ＝＋２
Point3酸化剤と還元剤
酸化剤
還元剤
Point４酸化力・還元力
弱い酸化剤は強い酸化剤相手だと酸化されてしまう。
ハロゲンの酸化力
F2＞Cl2＞Br2＞I2
単体金属の還元力
Na＞Mg＞Zn＞Fe＞Cu
また、上記の表の黄色い枠の字の物質は本来酸化剤・還元剤に分類されているが相手によって変化する事のある物質である。
|
|
酸化 | 還元 |
| 酸素を中心に考えて | 酸素と化合する | 酸素を失う |
| 水素を中心に考えて | 水素を失う | 水素と化合する |
| 電子を中心に考えて | 電子を失う(与える) | 電子を得る(受け取る) |
| 酸化数を中心に考えて | 増加する | 減少する |
Point2
酸化数を求めるには、基準となる数値を暗記する必要があります。太字のところは覚えましょう。
○酸化数の求め方
①単体のままの状態における酸化数は０である。
②化合物中に含まれる酸素原子の酸化数は－２である。
(ただしH2O2などの過酸化物の時は例外で、このときは－１となる。同様に金属の水素化物 NaH など、この場合は水素が－１価)
③化合物中に含まれる水素原子の酸化数は＋１である。
④化合物中に含まれる各原子の酸化数を総和した値は０である。
⑤イオンに含まれる各原子の酸化数を総和した値はイオンの価数に等しい。
⑥化合物中に含まれるアルカリ金属、アルカリ土類金属の酸化数は、それぞれ ＋１、＋２である。
⑦酸化数を示す( )は原子1個分の酸化数であることに注意する。
酸化・還元を扱うとき、酸化数を用いると大変便利である。
●酸化剤・還元剤
①酸化剤は反応相手を酸化して、自身は還元される。
②還元剤は反応相手を還元して、自身は酸化される。
これらを読んだだけではよくわからないと思います。そこで早速実践です。
次の物質の下線をつけた原子の酸化数を求めよ。
①H2S
上記③より、化合物中の水素原子の酸化数は＋１なので、H=+1,S=xとおくと、
(+1)×2＋ｘ＝０(∵上記④より化合物中の酸化数の総和は０だから)
∴ｘ＝S＝－２
②SO2
上記②より、化合物中の酸素原子の酸化数は－２なので、S=x,O=-2とおくと、
x＋(－2)×2＝0 ∴x＝＋４
③CuSO4
副読本P3にあるのですが、金属の単原子イオンでCu＝＋２価であると分かります。そこで、Cu＝＋２、 S＝ｘ、O＝－２とおくと、
＋２＋ｘ＋(－２)×４＝０ ∴ｘ＝＋６
④[Cu(NH3)4]2+
上記④より、各原子の酸化数の総和は０なので、Cu=x,NH3=0とおくと、
x＋０×４＝＋２ ∴x＝＋２
⑤NO3-
N=x,O=-2とおくと、x＋(－2)×3＝－1 ∴ｘ＝＋５
⑥KClO3
Kはアルカリ金属で上記⑥より、化合物中のアルカリ金属の酸化数は＋１なので、K=+1,Cl=x,O=-2とおくと、 (+1)+x+(-2)×3=0 ∴ｘ＝＋５
⑦O2
上記①より、単体の酸化数は０なので、O=０
⑧Al3+
Al=xとおく ∴ｘ＝＋３
⑨MnCl2
Clが右端にあるときはClの酸化数を－１とします。右端にあるときのClは必ずCl-と結合しているからです。 Mn=x,Cl=-1とおくと、ｘ＋(-1)×2＝０ ∴ｘ＝＋２
Point3
酸化剤
| 過マンガン酸イオン | MnO4-＋８H+＋５e-→Mn2+＋４H2O | 過マンガン酸カリウム |
| ニクロム酸イオン | Cr2O72-＋１４H+＋６e-→２Cr3+＋７H2O | ニクロム酸カリウム |
| 塩素 | Cl2＋２e-→２Cl- | ハロゲン |
| 熱濃硫酸 | H2SO4＋２H+＋２e-→SO2＋２H2O | |
| 過酸化水素 | H2O2＋２H+＋２e-→２H2O | 還元剤になる事もある |
| 酸化マンガン(Ⅳ) | MnO2＋４H+＋２e-→Mn2+＋２H2O | 塩素の発生で利用 |
| オゾン | O3＋２H+＋２e-→O2＋H2O | |
| 濃硝酸 | HNO3＋H+＋e-→NO2＋H2O | NO2が発生 |
| 希硝酸 | HNO3＋３H+＋３e-→NO＋２H2O | NOが発生 |
| 二酸化硫黄 | SO2＋４H+＋４e-→２H2O＋S | 本来は還元剤 |
還元剤
| 硫化水素 | H2S→２H+＋S＋２e- | 有毒ガスの還元剤 |
| シュウ酸イオン | C2O42-→２CO2＋２e- | シュウ酸ナトリウム；Na2C2O4 |
| 銅 | Cu→Cu2+＋２e- | 単体金属 |
| 鉄(Ⅱ)イオン | Fe2+→Fe3+＋e- | |
| 二酸化硫黄 | SO2＋２H2O→SO42-＋４H+＋２e- | 酸化剤になるときもある |
| スズ(Ⅱ)イオン | Sn2+→Sn4+＋２e- | |
| チオ硫酸イオン | ２S2O32-→S4O62-＋２e- | 写真の現像に利用 |
| 水素 | H2→２H+＋２e- | |
| 過酸化水素 | H2O2→O2＋２H+＋２e- | 本来は酸化剤 |
| ヨウ素イオン | ２I-→I2＋２e- | ハロゲンの陰イオン |
Point４
弱い酸化剤は強い酸化剤相手だと酸化されてしまう。
ハロゲンの酸化力
F2＞Cl2＞Br2＞I2
単体金属の還元力
Na＞Mg＞Zn＞Fe＞Cu
また、上記の表の黄色い枠の字の物質は本来酸化剤・還元剤に分類されているが相手によって変化する事のある物質である。
br→
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