高1 ／ 化学基礎 ／ cb-09
酸化と還元（酸化数・酸化剤と還元剤）
この単元でできるようになること
- 酸化・還元を酸素・水素・電子・の 4 つの見方で定義し、特に「電子を失う ＝ 酸化」で統一できる
- 酸化数のルールを使って化合物・イオン中の原子の酸化数を求め、反応で酸化された原子・還元された原子を見つけられる
- 酸化剤（相手を酸化し、自分は還元される）と還元剤を区別し、代表的な物質と半反応式を書ける
- 酸化剤・還元剤の電子の授受の量的関係（酸化還元滴定）を計算できる
- 金属の酸化還元（イオン化傾向、cb-10）につなげられる
入試での位置づけ
酸化還元は「酸化数の計算」と「酸化剤・還元剤の判定」が共通テストの定番で、毎年のように出ます。過マンガン酸カリウムの滴定（KMnO₄ の色が消えなくなる点）は計算問題として頻出。半反応式は覚えるより作り方の手順を身につけるほうが確実です。
1. 酸化・還元の 4 つの定義
まずここだけ
| 見方 | 酸化 | 還元 |
|---|---|---|
| 酸素 | 酸素を受け取る | 酸素を失う |
| 水素 | 水素を失う | 水素を受け取る |
| 電子 | 電子を失う | 電子を受け取る |
| 酸化数 | 酸化数が増える | 酸化数が減る |
酸化と還元は同時に起こる（一方が電子を失えば、他方が受け取る）。
2Cu ＋ O₂ → 2CuO：Cu は酸素を受け取って酸化（0 → ＋2）、O は還元（0 → −2） Zn ＋ Cu²⁺ → Zn²⁺ ＋ Cu：Zn は電子を失って酸化、Cu²⁺ は電子を受け取って還元
2. 酸化数のルール
まずここだけ
| ルール | 例 |
|---|---|
| ① 単体の原子は 0 | H₂、O₂、Fe、Cu の各原子 0 |
| ② 化合物中の H は ＋1、O は −2 | H₂O（H ＋1、O −2）。例外：過酸化水素 H₂O₂ の O は −1、金属の水素化物 NaH の H は −1 |
| ③ 化合物中の酸化数の合計は 0 | H₂SO₄：(＋1)×2 ＋ S ＋ (−2)×4 ＝ 0 → S ＝ ＋6 |
| ④ 単原子イオンの酸化数 ＝ イオンの電荷 | Na⁺ ＋1、Cl⁻ −1、Fe³⁺ ＋3 |
| ⑤ 多原子イオンは合計 ＝ 電荷 | MnO₄⁻：Mn ＋ (−2)×4 ＝ −1 → Mn ＝ ＋7。SO₄²⁻ の S ＝ ＋6、NO₃⁻ の N ＝ ＋5 |
| ⑥ アルカリ金属は ＋1、アルカリ土類金属は ＋2 | KMnO₄ の K ＋1 |
よく出る酸化数：KMnO₄ の Mn ＋7、K₂Cr₂O₇ の Cr ＋6、H₂SO₄・SO₂ の S（＋6・＋4）、HNO₃・NO₂・NO の N（＋5・＋4・＋2）、NH₃ の N（−3）、H₂O₂ の O（−1）、Cl₂ の Cl（0）、HCl の Cl（−1）
反応での判定：酸化数が増えた原子を含む物質が酸化された（還元剤）、減った原子を含む物質が還元された（酸化剤）。
3. 酸化剤と還元剤
まずここだけ
- 酸化剤：相手を酸化する ＝ 自分は電子を受け取る（還元される）
- 還元剤：相手を還元する ＝ 自分は電子を失う（酸化される）
| 酸化剤（電子を受け取る） | 半反応式 |
|---|---|
| 過マンガン酸カリウム KMnO₄（酸性） | MnO₄⁻ ＋ 8H⁺ ＋ 5e⁻ → Mn²⁺ ＋ 4H₂O（赤紫 → ほぼ無色） |
| 二クロム酸カリウム K₂Cr₂O₇ | Cr₂O₇²⁻ ＋ 14H⁺ ＋ 6e⁻ → 2Cr³⁺ ＋ 7H₂O（橙 → 緑） |
| 過酸化水素 H₂O₂（酸化剤として） | H₂O₂ ＋ 2H⁺ ＋ 2e⁻ → 2H₂O |
| 塩素 Cl₂ | Cl₂ ＋ 2e⁻ → 2Cl⁻ |
| 濃硝酸 HNO₃ | HNO₃ ＋ H⁺ ＋ e⁻ → NO₂ ＋ H₂O |
| 希硝酸 | HNO₃ ＋ 3H⁺ ＋ 3e⁻ → NO ＋ 2H₂O |
| 熱濃硫酸 | H₂SO₄ ＋ 2H⁺ ＋ 2e⁻ → SO₂ ＋ 2H₂O |
| 酸素 O₂ | O₂ ＋ 4H⁺ ＋ 4e⁻ → 2H₂O |
| 還元剤（電子を失う） | 半反応式 |
|---|---|
| シュウ酸 (COOH)₂ | (COOH)₂ → 2CO₂ ＋ 2H⁺ ＋ 2e⁻ |
| 硫化水素 H₂S | H₂S → S ＋ 2H⁺ ＋ 2e⁻ |
| 二酸化硫黄 SO₂（還元剤として） | SO₂ ＋ 2H₂O → SO₄²⁻ ＋ 4H⁺ ＋ 2e⁻ |
| 過酸化水素 H₂O₂（還元剤として） | H₂O₂ → O₂ ＋ 2H⁺ ＋ 2e⁻ |
| ヨウ化カリウム KI | 2I⁻ → I₂ ＋ 2e⁻ |
| 鉄（Ⅱ）イオン | Fe²⁺ → Fe³⁺ ＋ e⁻ |
| 金属 Na・Zn など | Zn → Zn²⁺ ＋ 2e⁻ |
H₂O₂ と SO₂ は相手によって酸化剤にも還元剤にもなる（強い酸化剤 KMnO₄ の前では還元剤）。
半反応式の作り方：①反応前後の物質を書く → ②O の数を H₂O で合わせる → ③H の数を H⁺ で合わせる → ④電荷を e⁻ で合わせる。
4. 酸化還元反応式と量的関係
ここまでできれば十分
酸化剤が受け取る電子の mol ＝ 還元剤が失う電子の mol。 反応式の作り方：2 つの半反応式の e⁻ の数をそろえて足す。
KMnO₄（酸性）とシュウ酸：MnO₄⁻ の式 × 2 ＋ (COOH)₂ の式 × 5（e⁻ 10 個） 2MnO₄⁻ ＋ 5(COOH)₂ ＋ 6H⁺ → 2Mn²⁺ ＋ 10CO₂ ＋ 8H₂O
酸化還元滴定：（酸化剤の mol × 受け取る e⁻ の数）＝（還元剤の mol × 失う e⁻ の数）
0.020 mol/L KMnO₄ で濃度不明のシュウ酸 10 mL を滴定し、8.0 mL で終点（赤紫が消えなくなった） 0.020 × 8.0 × 5 ＝ c × 10 × 2 → c ＝ 0.040 mol/L KMnO₄ 自身が指示薬になる（終点で溶液が薄い赤紫に色づく）。硫酸酸性にする（塩酸は Cl⁻ が酸化されるので不可）
5. 身近な酸化還元
- 金属のさび（Fe → 酸化）、燃焼、呼吸（グルコースの酸化）、光合成（CO₂ の還元）
- 漂白剤・殺菌剤（塩素系・過酸化水素：酸化剤）
- 製鉄：Fe₂O₃ ＋ 3CO → 2Fe ＋ 3CO₂（CO が還元剤）
- 電池（cb-10）
6. よくある間違い
- 「酸化剤は酸化される」と思う（酸化剤は還元される）
- 過酸化水素の O を −2 とする（−1）
- 多原子イオンの合計を 0 にする（電荷に等しい）
- 酸化数の「増減」を逆に取る（増える ＝ 酸化）
- 滴定の式で電子の数（5 や 2）をかけ忘れる
- KMnO₄ の滴定を塩酸酸性で行う（硫酸酸性）
- 中和（H⁺ の授受）と酸化還元（e⁻ の授受）を混同する
7. 自己チェック
- 「電子を失う ＝ 酸化 ＝ 酸化数が増える」と言えるか
- H₂SO₄ の S、KMnO₄ の Mn、HNO₃ の N の酸化数を出せるか
- 酸化剤は電子を受け取り自分は還元される、と言えるか
- KMnO₄・K₂Cr₂O₇（酸化剤）、シュウ酸・H₂S・KI（還元剤）を言えるか
- 半反応式を H₂O・H⁺・e⁻ の順で作れるか
- 滴定の式に電子の数をかけられるか
8. 小テストへ
→ 小テスト（cb-09）
関連する単元
- 前提：s2-06 酸化と還元（中学）、cb-02 イオン、cb-06 反応式
- 次に進む：cb-10 金属のイオン化傾向・電池・電気分解
- ここで使う考え方が出てくる：bb-02 呼吸と光合成（酸化還元）、pb-11 エネルギー
参考資料
- 文部科学省『高等学校学習指導要領（平成30年告示）解説 理科編 理数編』── 「化学基礎」(3) ア 化学反応（酸化と還元）
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.pages.dev/daigaku/science/cb-09/ ／ 更新 2026-09-12