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【前回の記事】酸化還元反応の化学反応式の作り方【例題3つ・練習問題5問】
まだ練習問題を解いていない方はこちらから先に挑戦しましょう！
▶ 前回の記事（練習問題）を見る
前回の練習問題5問、解けましたか？この記事では全5問の解答と解説を丁寧に説明します。イオン反応式から化学反応式への変換の流れをしっかり確認しましょう！
📋 解答一覧（まず答え合わせ）
- 問題1（Cu＋熱濃硫酸）：Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
- 問題2（Cu＋濃硝酸）：Cu + 4HNO₃（濃） → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
- 問題3（Ag＋希硝酸）：3Ag + 4HNO₃（希） → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O
- 問題4（KMnO₄＋KI）：2KMnO₄ + 10KI + 8H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5I₂ + 6K₂SO₄ + 8H₂O
- 問題5（K₂Cr₂O₇＋H₂O₂）：K₂Cr₂O₇ + 3H₂O₂ + 4H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3O₂ + K₂SO₄ + 7H₂O
問題1：銅と熱濃硫酸の反応
問題 1
銅と熱濃硫酸の反応の化学反応式を作れ。
答え
Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
🔴 酸化剤（熱濃H₂SO₄）の半反応式
Sの酸化数：+6（H₂SO₄）→ +4（SO₂）（2減少）→ e⁻×2個（左辺）
$$\text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}^+ + 2e^- \rightarrow \text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O} \quad \cdots(1)$$
🔵 還元剤（Cu）の半反応式
$$\text{Cu} \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2e^- \quad \cdots(2)$$
STEP2：イオン反応式を作る（(1)＋(2)）
$$\text{Cu} + \text{H}_2\text{SO}_4 + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + \text{SO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$
STEP3：イオンを分子に戻す
H⁺×2とSO₄²⁻×1 → H₂SO₄×1（両辺に追加）
Cu²⁺×1とSO₄²⁻×1 → CuSO₄×1
結果：左辺にH₂SO₄が合計2個
💡 H₂SO₄×2molの内訳
・酸化剤としてのH₂SO₄：1mol（SO₂になる）
・塩を作るH₂SO₄：1mol（CuSO₄になる）
合計：2mol
問題2：銅と濃硝酸の反応
問題 2
銅と濃硝酸の反応の化学反応式を作れ。
答え
Cu + 4HNO₃（濃） → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
🔴 酸化剤（濃HNO₃）の半反応式
Nの酸化数：+5 → +4（NO₂）（1減少）→ e⁻×1個（左辺）
$$\text{HNO}_3 + \text{H}^+ + e^- \rightarrow \text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O} \quad \cdots(1)$$
🔵 還元剤（Cu）の半反応式
$$\text{Cu} \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2e^- \quad \cdots(2)$$
STEP2：e⁻の数を合わせる（(1)×2＋(2)）
$$\text{Cu} + 2\text{HNO}_3 + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Cu}^{2+} + 2\text{NO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$$
STEP3：イオンを分子に戻す
H⁺×2とNO₃⁻×2 → HNO₃×2（両辺に追加）
Cu²⁺×1とNO₃⁻×2 → Cu(NO₃)₂×1
左辺のHNO₃：2＋2＝4個
⚠️ 希硝酸との違いに注意！
希硝酸：Cu + 8HNO₃（希） → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O（NO発生・HNO₃×8）
濃硝酸：Cu + 4HNO₃（濃） → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O（NO₂発生・HNO₃×4）
発生するガスと使うHNO₃の量が違います！
問題3：銀と希硝酸の反応
問題 3
銀と希硝酸の反応の化学反応式を作れ。
答え
3Ag + 4HNO₃（希） → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O
🔴 酸化剤（希HNO₃）の半反応式
$$\text{HNO}_3 + 3\text{H}^+ + 3e^- \rightarrow \text{NO} + 2\text{H}_2\text{O} \quad \cdots(1)$$
🔵 還元剤（Ag）の半反応式
Agの酸化数：0 → +1（Ag⁺）（1増加）→ e⁻×1個（右辺）
$$\text{Ag} \rightarrow \text{Ag}^+ + e^- \quad \cdots(2)$$
STEP2：e⁻の数を合わせる（(1)×1＋(2)×3）
$$3\text{Ag} + \text{HNO}_3 + 3\text{H}^+ \rightarrow 3\text{Ag}^+ + \text{NO} + 2\text{H}_2\text{O}$$
STEP3：イオンを分子に戻す
H⁺×3とNO₃⁻×3 → HNO₃×3（両辺に追加）
Ag⁺×3とNO₃⁻×3 → AgNO₃×3
左辺のHNO₃：1＋3＝4個
💡 CuとAgの希硝酸との反応を比べよう
Cu（2価）：3Cu + 8HNO₃（希） → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O
Ag（1価）：3Ag + 4HNO₃（希） → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O
Agは1価なのでHNO₃の量が少なくなります！
問題4：過マンガン酸カリウムとヨウ化カリウムの反応
問題 4
硫酸酸性下で過マンガン酸カリウム水溶液にヨウ化カリウム水溶液を加えたときの化学反応式を作れ。
答え
2KMnO₄ + 10KI + 8H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5I₂ + 6K₂SO₄ + 8H₂O
🔴 酸化剤（MnO₄⁻）の半反応式
$$\text{MnO}_4^- + 8\text{H}^+ + 5e^- \rightarrow \text{Mn}^{2+} + 4\text{H}_2\text{O} \quad \cdots(1)$$
🔵 還元剤（I⁻）の半反応式
$$2\text{I}^- \rightarrow \text{I}_2 + 2e^- \quad \cdots(2)$$
STEP2：e⁻の数を合わせる（(1)×2＋(2)×5）
$$2\text{MnO}_4^- + 10\text{I}^- + 16\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Mn}^{2+} + 5\text{I}_2 + 8\text{H}_2\text{O}$$
STEP3：イオンを分子に戻す
MnO₄⁻×2とK⁺×2 → KMnO₄×2（両辺にK⁺×2追加）
I⁻×10とK⁺×10 → KI×10（両辺にK⁺×10追加）
H⁺×16とSO₄²⁻×8 → H₂SO₄×8（両辺にSO₄²⁻×8追加）
Mn²⁺×2とSO₄²⁻×2 → MnSO₄×2
K⁺余り×12とSO₄²⁻余り×6 → K₂SO₄×6
問題5：二クロム酸カリウムと過酸化水素の反応
問題 5
硫酸酸性下で二クロム酸カリウム水溶液に過酸化水素を加えたときの化学反応式を作れ。
答え
K₂Cr₂O₇ + 3H₂O₂ + 4H₂SO₄ → Cr₂(SO₄)₃ + 3O₂ + K₂SO₄ + 7H₂O
🔴 酸化剤（Cr₂O₇²⁻）の半反応式
Crの酸化数：+6 → +3（3減少）× Cr×2個 ＝ e⁻×6個（左辺）
$$\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\text{H}^+ + 6e^- \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O} \quad \cdots(1)$$
🔵 還元剤（H₂O₂）の半反応式
Oの酸化数：−1（H₂O₂）→ 0（O₂）（1増加）× O×2個 ＝ e⁻×2個（右辺）
$$\text{H}_2\text{O}_2 \rightarrow \text{O}_2 + 2\text{H}^+ + 2e^- \quad \cdots(2)$$
STEP2：e⁻の数を合わせる（(1)×1＋(2)×3）
$$\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 3\text{H}_2\text{O}_2 + 8\text{H}^+ \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 3\text{O}_2 + 7\text{H}_2\text{O}$$
STEP3：イオンを分子に戻す
Cr₂O₇²⁻×1とK⁺×2 → K₂Cr₂O₇×1（両辺にK⁺×2追加）
H⁺×8とSO₄²⁻×4 → H₂SO₄×4（両辺にSO₄²⁻×4追加）
Cr³⁺×2とSO₄²⁻×3 → Cr₂(SO₄)₃×1
K⁺×2余りとSO₄²⁻×1余り → K₂SO₄×1
結果：H₂SO₄は4mol必要
⚠️ H₂O₂は還元剤としてはたらく！
この反応ではH₂O₂は還元剤としてはたらいています。
Cr₂O₇²⁻の方が強い酸化剤なので、H₂O₂から電子を奪いO₂に変化させます。
H₂O₂が酸化剤か還元剤かは相手によって決まることを再確認しましょう！
📝 この記事のまとめ
- 化学反応式の作り方：半反応式 → イオン反応式 → イオンを分子に戻す
- Cu＋熱濃H₂SO₄：Cu + 2H₂SO₄ → CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
- Cu＋濃HNO₃：Cu + 4HNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O
- Ag＋希HNO₃：3Ag + 4HNO₃ → 3AgNO₃ + NO + 2H₂O
- H₂O₂は相手によって酸化剤にも還元剤にもなることを常に意識する
📖 次の記事：酸化還元のモル計算・酸化還元滴定をわかりやすく解説
酸化還元滴定のモル計算を例題と練習問題で完全マスターしましょう！
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