受験基礎化学 26.酸化還元反応

半反応式の書き方

 

 半反応式は左辺と右辺の電荷を合わせる

 

Kp.145-1

 

 

半反応式は電荷を合わせるように、eを書いていく。

酸化数が上がる場合は右辺にeを、下がる場合は左辺に書いて、両辺が等しくなるようにする。

 

 

絶対覚えてほしい酸化数

Kp.146-1

Kp.146-1

 

 

次の反応式で、酸化数が一番大きく変化しているものを選べ。

次の反応は酸化還元反応か?

次の反応で酸化剤はどれか?

 

こういう問題が出たときに、イチイチ全部の化合物をチェックしていたら、時間がもったいない。

単体以外で酸化数が動くのは上記の8種の元素である(と言い切ってみる)。

だから、単体がない場合は8種類の元素をだーーーーーっとチェックすればオッケーなのだ。

わおー、ラッキー。

 

あわせて覚えて欲しい色もあるので、記載しておいた。

一緒に色も覚えよう。

 

 

酸化還元反応は電子の授受だ

   →酸化反応と還元反応が必ず同時におこる。

  (酸化還元の式は半反応式を組み合わせる。)

 

たとえばFe2+を使ってCu2+を還元すると、このようになる。

 

Kp.147-1

 

 

【問】Cr6+とIが反応したとするとどうなるか?

 

Cr6+はCr3+にしかなれず、IはIにしかなれないことを先に頭に置いて半反応式を作る。

Kp.147-2

 

酸化還元反応は、半反応式を組み合わせてひとつの式にしたものだ。

酸化の式と還元の式を組み合わせて作る。

酸化還元反応は電子の授受によって成立するために、eの数を合わせて合体するようにする。

半反応式がきちんと書けていれば、eを合わせるだけなので問題なくできるだろう。

 

 

 

難しい反応式の書き方

 

【問】下のMnO(過マンガン酸イオン)の半反応式を完成せよ

    MnO− → Mn2

 

Kp.148-1

 

では難しい酸化還元反応の書き方を練習してみよう。

難しいのはMnO4のようにOがついているバージョンだ。

まず、Mnの酸化数を見てみよう。

左辺の値が+7で、右辺が+2だ。

両辺のバランスを取るために左辺に5eを追加しよう。

次に左辺のOを見ながら、Oの数が合うようにHOを右辺に書く。

今度は今書いたHOのHの数が合うように、左辺にHを書こう。

 

 

【問】CrO2−(二クロム酸イオン)を還元する半反応式を完成せよ。

 

Kp.149-1

 

 

Cr2O72も基本的にはMnO4と同じなのであるが、Crが2つあるところが少し複雑だ。

Cr2O72のCrは+6なのであるが、それがCr3になる。

ただしCrが2つあるために、 Cr2O72―→2Cr3+ となる。

3e+Cr6+→Cr3+ になるが、Crが2つあるので、左辺のeを2倍して+6eにするのが要注意だ。

 

 

相手によって、酸化される場合と還元される場合

                (2通りある)

 

Kp.150-1

 

相手が酸化剤か還元剤かで2通りの挙動をするものがある。

H2O2とSO2である。

これは、相手の変化を見てから、酸化するか還元するかを判断しよう。

相手が酸化していたら自分は還元、相手が還元していたら自分は酸化するように反応する。

H2O2は酸化されるとO2に、還元されるとH2Oになる。

SO2は酸化されるとSO2−に、還元されるとSになる。

 

 

H2O2の方が、SO2よりはるかによく出るのでH2O2を説明する。

・H2O2をO2にする半反応式

 

Kp.151-2

 

・H2O2をH2Oにする半反応式

 

Kp.151-3

 

Kp.151-1

 

H2O2がO2になる式と、H2O2がH2Oになる式を書いてみよう。

ポイントはHとeを足すだけで両辺を等しくすることだ。

まず、 H2O2→O2 を書いた後に、Hとeを足して両辺を等しくする。

H2O2→H2Oも同様で、Hとeを足すことによって

H2O2+2H+2e→2H2O を完成させる。

 

 

【問】過マンガン酸イオンとH2O2を反応させたときのイオン反応式と化学反応式を書け。

 

Kp.152-1

 

酸化剤と還元剤を合わせる式は、eの数を合わせて足すだけだ。

この問題の場合、Mnの酸化数が+7から+2に減っている。

したがってH2O2は酸化されているはずだ。

 

 

Kp.153-2

化学反応式はイオンのまま置いておいてはいけない!

無理矢理、カウンター(自分と反対のイオン)をくっつける

 +イオンが余っていたらSO42を…

 −イオンが余っていたらを…

 

Kp.152-1

 

化学反応式を作る場合は、イオン反応式を作った後にひと工夫必要となる。

化学反応式はイオン反応式と違って、イオンのまま放置することができない。

したがって、−イオンにはKを、+イオンにはSO42−を無理矢理書いて化合物の形にする。

それが済んだら最後に両辺のKとSO42−の数を合わせるようにK2SO4を書く。

 

 

【問】0.1mol/Lの過マンガン酸カリウム20mLと反応する0.2mol/LのH2O2は何mLか?

 

Kp.154-1

 

 

KMnO4とH2O2の反応に限らず、多くの酸化還元反応の計算問題は、すべての化合物を書かなくても、必要なものだけ書けば解けることが多い。

例えば  MnO4+5e→と H2O2→2e− の部分がわかっていれば、eの数を合わせて、2MnO4+5H2O2→ というのが書ける。

あとは mol=CV(モル=シブい!)に代入するだけだ。

 

 

【問】酸化還元反応がどちらかを選べ

  FeS+H2SO4→FeSO4+H2S

  3Cu+8HNO3→3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

 

Kp.155-1

 

S(硫黄)を覚える!

 

 

Kp.155-2

 

 

+の硫黄と−の硫黄があれば、全て0ゼロの硫黄Sができる

 

Kp.155-3

 

酸化還元反応はどれか?という問題がよく出題される。

反応式の中に単体があれば必ず酸化還元反応なので、まず最初に単体を探せば、効率よく酸化還元反応を探せるようになる。

※単体があれば必ず酸化還元反応であるが、(超例外 3O→2Oは単体から単体になっているだけなので酸化数に変化はない)酸化還元反応のすべてに単体が関与している訳ではない。

 

また硫黄の酸化数はよく出題されるので、覚えておくと便利だ。

まずSOとSOを見てみよう。

これらの化合物中のSはそれぞれ+4と+6だ。

それぞれを水に溶かしたHSO3とHSOも+4と+6になる。

あとは単体のSは0(ゼロ)であり、HSのSは−2である。

 

 

 


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