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小テスト ／ cb-09

酸化と還元（酸化数・酸化剤と還元剤）

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酸化と還元（酸化数・酸化剤と還元剤） ── 問題

基礎

  1. CO における C の酸化数はいくらですか（符号をつけて答える）。
  2. 酸化剤について正しいものはどれですか。　（ア 酸素を含む物質のこと　イ 自分自身が酸化される物質　ウ 相手から電子を受け取って相手を酸化し、自分自身は還元される　エ 相手に電子を与えて相手を酸化する）
  3. 過酸化水素 H₂O₂ の O の酸化数はいくらですか。　（ア −1　イ −2　ウ ＋1　エ 0）

標準

  1. 次の反応で、下線の物質は「酸化された」「還元された」のどちらですか。 2Cu ＋ O₂ → 2CuO（下線：O₂）　（ア 酸化された　イ 還元された）
  2. 次の物質はふつう「酸化剤」「還元剤」のどちらとしてはたらきますか。 酸素 O₂　（ア 酸化剤　イ 還元剤）
  3. 次の酸化剤・還元剤の半反応式として正しいものはどれですか。 二クロム酸イオン　（ア Cr₂O₇²⁻ ＋ 7H⁺ ＋ 3e⁻ → Cr³⁺ ＋ 7H₂O　イ Cr₂O₇²⁻ ＋ 6e⁻ → 2Cr ＋ 7O　ウ Cr₂O₇²⁻ ＋ 14H⁺ ＋ 6e⁻ → 2Cr³⁺ ＋ 7H₂O）
  4. 過マンガン酸カリウムの滴定を硫酸酸性で行い、塩酸酸性で行わない理由はどれですか。　（ア 塩酸の Cl⁻ が KMnO₄ によって酸化されてしまうから　イ 硫酸は指示薬になるから　ウ 塩酸は KMnO₄ を還元できないから　エ 塩酸は硫酸より酸性が弱いから）
  5. SO₂ について正しいものはどれですか。　（ア 常に還元剤　イ 酸化還元に関係しない　ウ 常に酸化剤　エ 相手によって酸化剤にも還元剤にもなる（H₂S に対しては酸化剤、KMnO₄ に対しては還元剤））

発展

  1. 硫酸酸性の 0.1 mol/L 過マンガン酸カリウム水溶液で、濃度のわからないシュウ酸水溶液 25 mL を滴定したところ、4 mL 加えたところで赤紫色が消えなくなった。シュウ酸水溶液のモル濃度は何 mol/L ですか。MnO₄⁻ ＋ 8H⁺ ＋ 5e⁻ → Mn²⁺ ＋ 4H₂O、(COOH)₂ → 2CO₂ ＋ 2H⁺ ＋ 2e⁻ とする。
  2. 0.02 mol/L の過マンガン酸カリウム水溶液 10 mL（硫酸酸性）と過不足なく反応する 0.1 mol/L の過酸化水素水は何 mL ですか。MnO₄⁻ は 5 個、H₂O₂ は還元剤として 2 個の電子をやりとりする。
  3. KMnO₄ による滴定の終点の見分け方として正しいものはどれですか。　（ア 滴下した KMnO₄ の赤紫色が消えずに残るようになった点（KMnO₄ 自身が指示薬）　イ 気体の発生が止まった点　ウ フェノールフタレインが赤くなった点　エ 溶液が緑色になった点）
  4. 反応 Cu ＋ 4HNO₃（濃）→ Cu(NO₃)₂ ＋ 2NO₂ ＋ 2H₂O について正しいものはどれですか。　（ア この反応は中和反応である　イ Cu は還元された　ウ Cu は酸化され（0 → ＋2）、N は ＋5 → ＋4 に還元された。濃硝酸が酸化剤　エ N の酸化数は変化していない）

酸化と還元（酸化数・酸化剤と還元剤） ── 解答

基礎

  1. 2　単体は 0、化合物中の H は ＋1・O は −2（H₂O₂ の O は −1、NaH の H は −1）、化合物の合計は 0、イオンの合計は電荷。答え：2。
  2. ウ　相手から電子を受け取って相手を酸化し、自分自身は還元される　酸化剤は電子を奪う側。自分の酸化数は減る（還元される）。
  3. ア　−1　H は ＋1、合計 0 なので O は −1（例外）。

標準

  1. イ　還元された　酸化数が増えた原子を含む物質は酸化された（電子を失った・還元剤）。減った原子を含む物質は還元された（電子を受け取った・酸化剤）。答え：還元された。
  2. ア　酸化剤　酸化剤（電子を受け取る）：KMnO₄・K₂Cr₂O₇・Cl₂・濃硝酸・熱濃硫酸・O₂。還元剤（電子を失う）：シュウ酸・H₂S・KI・金属（Na・Zn）・Fe²⁺・H₂・CO。答え：酸化剤。
  3. ウ　Cr₂O₇²⁻ ＋ 14H⁺ ＋ 6e⁻ → 2Cr³⁺ ＋ 7H₂O　酸化剤は e⁻ を左辺に（受け取る）、還元剤は右辺に（失う）。O は H₂O、H は H⁺、電荷は e⁻ で合わせる。答え：Cr₂O₇²⁻ ＋ 14H⁺ ＋ 6e⁻ → 2Cr³⁺ ＋ 7H₂O。
  4. ア　塩酸の Cl⁻ が KMnO₄ によって酸化されてしまうから　Cl⁻ が酸化されて Cl₂ になると KMnO₄ が余分に消費され、正しい滴定量が得られない。硫酸の SO₄²⁻ は酸化されにくい。
  5. エ　相手によって酸化剤にも還元剤にもなる（H₂S に対しては酸化剤、KMnO₄ に対しては還元剤）　S の酸化数 ＋4 は中間なので、増える（還元剤）ことも減る（酸化剤）こともある。H₂O₂ も同様。

発展

  1. 0.04　受け取る e⁻ ＝ 失う e⁻：0.1 × 4 × 5 ＝ c′ × 25 × 2 → c′ ＝ 0.04 mol/L。
  2. 5　0.02 × 10 × 5 ＝ 0.1 × V′ × 2 → V′ ＝ 5 mL。
  3. ア　滴下した KMnO₄ の赤紫色が消えずに残るようになった点（KMnO₄ 自身が指示薬）　MnO₄⁻（赤紫）が Mn²⁺（ほぼ無色）になる。還元剤がなくなると色が残る。
  4. ウ　Cu は酸化され（0 → ＋2）、N は ＋5 → ＋4 に還元された。濃硝酸が酸化剤　Cu → Cu²⁺（酸化）、HNO₃ の N ＋5 → NO₂ の N ＋4（還元）。

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