この教材で学ぶこと
到達目標
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酸化と還元を電子の授受で説明できる
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酸化剤と還元剤を区別できる
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酸化数の変化から酸化剤・還元剤を判断できる
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代表的な酸化剤・還元剤を答えられる
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半反応式の基本的な考え方を理解できる
前提知識
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酸化数
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イオン反応式
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電子
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化学反応式
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酸・塩基の基礎
1
酸化還元反応とは
酸化還元反応とは、電子の授受をともなう反応です。
酸化とは、物質が電子を失う変化です。
還元とは、物質が電子を受け取る変化です。
ある物質が電子を失えば、別の物質がその電子を受け取る必要があります。
そのため、酸化と還元は必ず同時に起こります。
確認ポイント
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酸化を電子を失う変化として説明できる
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還元を電子を受け取る変化として説明できる
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酸化と還元が同時に起こることを理解できる
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2
酸化剤と還元剤
酸化剤とは、相手を酸化する物質です。
酸化剤は相手から電子を受け取るため、自分自身は還元されます。
還元剤とは、相手を還元する物質です。
還元剤は相手に電子を与えるため、自分自身は酸化されます。
名前は相手に何をするかで決まるので、自分自身の変化とは逆になる点に注意しましょう。
酸化剤と還元剤
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名称
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相手にすること
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自分自身の変化
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電子の動き
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酸化剤
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相手を酸化する
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自分は還元される
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電子を受け取る
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還元剤
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相手を還元する
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自分は酸化される
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電子を与える
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注意：酸化剤自身は還元され、還元剤自身は酸化されます。
注意：言葉が混乱しやすいので、電子の動きで考えると判断しやすいです。
確認ポイント
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酸化剤が電子を受け取ることを説明できる
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還元剤が電子を与えることを説明できる
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酸化剤自身は還元されることを理解できる
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3
酸化数から酸化剤・還元剤を判断する
酸化還元反応では、酸化数の変化から酸化された物質と還元された物質を判断できます。
酸化数が増加した物質は酸化されており、還元剤として働いています。
酸化数が減少した物質は還元されており、酸化剤として働いています。
つまり、自分が酸化された物質は還元剤、自分が還元された物質は酸化剤です。
亜鉛と銅イオン
Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
Znは0から+2へ増加して酸化されるので還元剤、Cu²⁺は+2から0へ減少して還元されるので酸化剤です。
酸化数と酸化剤・還元剤
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酸化数の変化
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自分の変化
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働き
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増加
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酸化された
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還元剤
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減少
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還元された
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酸化剤
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確認ポイント
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酸化数が増加した物質を還元剤と判断できる
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酸化数が減少した物質を酸化剤と判断できる
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自分の変化と働きの名前が逆になることを理解できる
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4
代表的な酸化剤
酸化剤は、相手から電子を受け取って相手を酸化する物質です。
高校化学では、代表的な酸化剤を覚えておくと反応の判断がしやすくなります。
ハロゲン単体、過マンガン酸カリウム、二クロム酸カリウム、硝酸、熱濃硫酸などが重要です。
過酸化水素は、相手によって酸化剤にも還元剤にもなることがあります。
代表的な酸化剤
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酸化剤
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還元された後
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ポイント
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Cl₂
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Cl⁻
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ハロゲンの酸化力
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KMnO₄
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Mn²⁺など
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酸性条件で強い酸化剤
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K₂Cr₂O₇
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Cr³⁺
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酸化剤として出題される
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HNO₃
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NO₂やNO
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金属を酸化する
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熱濃H₂SO₄
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SO₂
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銅などを酸化する
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H₂O₂
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H₂Oなど
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酸化剤にも還元剤にもなる
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確認ポイント
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代表的な酸化剤を答えられる
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酸化剤が自分自身は還元されることを説明できる
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硝酸や熱濃硫酸が酸化剤として働くことを理解できる
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5
代表的な還元剤
還元剤は、相手に電子を与えて相手を還元する物質です。
金属単体、ヨウ化物イオン、硫化水素、二酸化硫黄などが代表的な還元剤として登場します。
金属単体は電子を失って陽イオンになりやすいため、還元剤として働くことが多いです。
SO₂やH₂O₂のように、条件によって酸化剤にも還元剤にもなる物質もあります。
代表的な還元剤
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還元剤
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酸化された後
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ポイント
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Zn
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Zn²⁺
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金属単体は電子を失いやすい
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Fe²⁺
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Fe³⁺
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酸化されやすいイオン
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I⁻
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I₂
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ハロゲンの置換反応で重要
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H₂S
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S
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還元性を示す
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SO₂
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SO₄²⁻など
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還元剤として出やすい
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H₂O₂
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O₂など
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酸化剤にも還元剤にもなる
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確認ポイント
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代表的な還元剤を答えられる
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還元剤が自分自身は酸化されることを説明できる
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金属単体が還元剤として働きやすいことを理解できる
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6
半反応式の基礎
半反応式とは、酸化または還元の一方だけを電子の授受として表した式です。
酸化還元反応では、酸化の半反応式と還元の半反応式を組み合わせて全体の反応式を作ることがあります。
半反応式では、電子 e⁻ を使って電子の移動を表します。
酸化では電子が右辺に出て、還元では電子が左辺に入ると考えると整理しやすいです。
確認ポイント
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半反応式が電子の授受を表す式であることを説明できる
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酸化では電子が右辺に出ることを理解できる
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還元では電子が左辺に入ることを理解できる
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7
酸化還元反応の例
酸化還元反応は、金属と金属イオンの反応、燃焼、ハロゲンの置換反応、金属と酸の反応などでよく見られます。
反応式を見たら、まず酸化数が変化している元素を探します。
酸化数が増えたものが酸化、酸化数が減ったものが還元です。
そのうえで、酸化剤・還元剤を判断します。
亜鉛と銅イオン
Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
Znが還元剤、Cu²⁺が酸化剤です。
ハロゲンの置換反応
Cl₂ + 2I⁻ → 2Cl⁻ + I₂
Cl₂が酸化剤、I⁻が還元剤です。
マグネシウムの燃焼
2Mg + O₂ → 2MgO
Mgが酸化され、O₂が還元されます。
例題：Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu において、酸化されている物質はどれか。
答え：Zn
Znの酸化数は0から+2に増加しているため、酸化されています。
例題：Cl₂ + 2I⁻ → 2Cl⁻ + I₂ において、酸化剤はどれか。
答え：Cl₂
Cl₂はCl⁻へ還元され、I⁻をI₂へ酸化しているため酸化剤です。
確認ポイント
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反応式から酸化された物質を判断できる
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反応式から還元された物質を判断できる
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酸化剤と還元剤を判断できる
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8
酸化還元滴定へのつながり
酸化還元反応は、滴定にも利用されます。
酸化剤と還元剤が反応する量的関係を使って、濃度を求める方法を酸化還元滴定といいます。
代表例には、過マンガン酸カリウム KMnO₄ を使う滴定があります。
中和滴定ではH⁺とOH⁻の量を考えましたが、酸化還元滴定では電子の授受の数を考えます。
この教材では基礎までにして、酸化還元滴定はあとで別教材として追加すると分かりやすいです。
中和滴定と酸化還元滴定
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滴定
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見るもの
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代表例
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中和滴定
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H⁺とOH⁻の量
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HClとNaOH
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酸化還元滴定
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電子の授受
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KMnO₄と還元剤
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確認ポイント
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酸化還元反応が滴定に利用できることを理解できる
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中和滴定と酸化還元滴定の違いを説明できる
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9
酸化還元反応の例題
酸化還元反応の問題では、酸化数の変化、酸化剤・還元剤、電子の授受を順番に確認します。
言葉で迷ったときは、酸化数が増えたか減ったかで判断しましょう。
例題：酸化とは電子を受け取る変化か、失う変化か。
答え：電子を失う変化
酸化では電子を失い、酸化数は増加します。
例題：還元剤は自分自身は酸化されるか、還元されるか。
答え：酸化される
還元剤は相手を還元し、自分は電子を失って酸化されます。
例題：Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ は酸化の半反応式か、還元の半反応式か。
答え：酸化の半反応式
Znが電子を失ってZn²⁺になっているため、酸化です。
例題：Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu は酸化か還元か。
答え：還元
Cu²⁺が電子を受け取ってCuになっているため、還元です。
確認ポイント
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酸化・還元を電子の授受で判断できる
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酸化剤・還元剤を区別できる
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半反応式から酸化・還元を判断できる
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