酸化還元反応

Oxidation-Reduction Reaction

酸化は電子を失うこと(酸化数増加)、還元は電子を得ること(酸化数減少)で、両者は常に同時に起こります。酸化数は単体0、H=+1、O=-2などの規則で決め、化合物内では合計が0になります。酸化剤は相手を酸化させ自分は還元され、還元剤はその逆です。このページでは反応の進行と例を変え、電子の移動と酸化数の変化を追跡します。

酸化還元とは何か?

反応進行度5

💡 核心:電子の移動

①酸化 = 電子を失う(酸化数増加)

②還元 = 電子を得る(酸化数減少)

③酸化と還元は常に同時に起こる

④失う側があれば必ず得る側がある

酸化数の変化

反応例0

酸化数の規則

単体=0、H=+1、O=-2、イオン=電荷

化合物中の酸化数の総和 = 0

🔍 3つの例を確認!

①Mg + O₂:Mg 0→+2(酸化)、O 0→-2(還元)

②Fe₂O₃ + CO:Fe +3→0(還元)、C +2→+4(酸化)

③Na + Cl₂:Na 0→+1(酸化)、Cl 0→-1(還元)

酸化剤と還元剤

酸化剤

相手を酸化させる物質 = 自身は還元される

電子を奪う物質(酸化数減少)

還元剤

相手を還元させる物質 = 自身は酸化される

電子を渡す物質(酸化数増加)

💡 覚え方のコツ

①酸化剤 = '相手を酸化する者' = 自分は還元

②還元剤 = '相手を還元する者' = 自分は酸化

③名前と行動が逆!→ 試験で罠

④Zn + Cu²⁺:Zn = 還元剤(酸化される)、Cu²⁺ = 酸化剤(還元される)

実際に解いてみる

例題 1

硫酸(H₂SO₄)における硫黄(S)の酸化数を求めよ。

H=+1、O=−2 の規則を適用し、化合物中の酸化数の総和が 0 であることを用いる。

2(+1) + S + 4(−2) = 0

式を整理して S の酸化数を求める。

S = +6

▸ S = +6

H 2個と O 4個の酸化数の和が +2−8=−6 なので、総和を 0 にするには S が +6 でなければならない。

例題 2

次の反応で酸化された元素と還元された元素を答えよ:Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu

各元素の酸化数の変化を追う。

Zn: 0 → +2, Cu: +2 → 0

酸化数が増えれば酸化(電子を失う)、減れば還元(電子を得る)。

Zn 酸化(電子を失う), Cu²⁺ 還元(電子を得る)

▸ Zn 酸化 / Cu²⁺ 還元

Zn は電子を失って酸化数が上がり、Cu²⁺ は電子を得て酸化数が下がる。

総まとめ

酸化還元の3定義

①電子:酸化=失う、還元=得る ②酸化数:酸化=増加、還元=減少 ③酸素:酸化=結合、還元=除去

3つの視点はすべて一致

2021 評価院模試化学Ⅰ 類題

次のうち窒素(N)の酸化数が +5 であるものはどれか?

①NH₃

②N₂

③NO

④NO₂

⑤HNO₃

▸ ⑤ HNO₃

化合物中の酸化数の総和は 0 である。

HNO₃ では H=+1、O=−2 が 3個なので、N の酸化数を求める。

(+1) + N + 3(−2) = 0 → N = +5

🎯 試験ポイント

①酸化数の求め方:H=+1、O=-2、合計=0(化合物)または電荷(イオン)

②酸化剤·還元剤の区別:名前と自身の変化が逆

③電子数の均衡:失った電子 = 得た電子

④日常の酸化還元:鉄の腐食(酸化)、光合成(還元)

⑤頻出:酸化数変化で酸化·還元·酸化剤·還元剤を判定