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酸化数【高校化学・化学基礎一問一答】
問1
物質のもつ電子が基準よりも多いか少ないかを表した値を【１】という。
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問2
水H2O中のO原子の酸化数を求めよ。
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解答：ー2
ベースのルール
1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
単体の酸化数は0
●RULE2
化合物全体の酸化数は0
●RULE3
イオン全体の酸化数は、その電荷に等しい
プラスのルール
状況に応じて1の方から優先的に使う1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
アルカリ金属 ＋1
2族元素 ＋2
●RULE2
水素H原子 ＋1
●RULE3
酸素O原子 ー2
●RULE4
ハロゲン（ハロゲン化物中） ー1
硫黄S原子（硫化物中） ー2
まず、ベースのルールのRULE2より、H2O全体の酸化数は0である。
\[ \underbrace{ \mathrm{H_{2}O} }
_{ 0 } \]
次に、プラスのルールのRULE2より、H原子の酸化数を＋1とする。（今回はHが2個あるので(＋1)×2になる）
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{H_{2}} }
_{ (+1)×2 }
\mathrm{O} }
_{ 0 } \]
以上より、化合物全体の酸化数が０、H原子の酸化数の合計が＋2なので、O原子の酸化数は「ー2」となる。
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{H_{2}} }
_{ (+1)×2 }
\underbrace{ \mathrm{O} }
_{ -2 } }
_{ 0 } \]
H2O2の酸化数
「プラスのルール」のRULE3で酸素O原子の酸化数が「ー2」とあるが、最初から「酸素の酸化数はー2だ！」と決めつけてはいけない。優先順位を意識して考える必要がある。例として、過酸化水素H2O2中の酸素O原子の酸化数を考えていく。
まず、「ベースのルール」のRULE2より、H2O2全体の酸化数は0である。
\[ \underbrace{ \mathrm{H_{2}O_{2}} }
_{ 0 } \]
次に、プラスのルールのRULE2より、H原子の酸化数を＋1とする。（今回はHが2個あるので(＋1)×2になる）
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{H_{2}} }
_{ (+1)×2 }
\mathrm{O_{2}} }
_{ 0 } \]
以上より、化合物全体の酸化数が０、H原子の酸化数の合計が＋2なので、O原子1個の酸化数は「ー1」となる。
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{H_{2}} }
_{ (+1)×2 }
\underbrace{ \mathrm{O_{2}} }
_{ (-1)×2 } }
_{ 0 } \]
問3
二酸化炭素CO2中のC原子の酸化数を求めよ。
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解答：＋4
ベースのルール
1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
単体の酸化数は0
●RULE2
化合物全体の酸化数は0
●RULE3
イオン全体の酸化数は、その電荷に等しい
プラスのルール
状況に応じて1の方から優先的に使う1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
アルカリ金属 ＋1
2族元素 ＋2
●RULE2
水素H原子 ＋1
●RULE3
酸素O原子 ー2
●RULE4
ハロゲン（ハロゲン化物中） ー1
硫黄S原子（硫化物中） ー2
まず、「ベースのルール」のRULE2より、CO2全体の酸化数は0である。
\[ \underbrace{ \mathrm{CO_{2}} }
_{ 0 } \]
次に、「プラスのルール」のRULE3より、O原子の酸化数をー2とする。（今回はOが2個あるので(ー2)×2になる）
\[ \underbrace{ \mathrm{C}
\underbrace{ \mathrm{O_{2}} }
_{ (-2)×2 } }
_{ 0 } \]
以上より、化合物全体の酸化数が０、O原子の酸化数の合計がー4なので、C原子の酸化数は「＋4」となる。
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{C} }
_{ +4 }
\underbrace{ \mathrm{O_{2}} }
_{ (-2)×2 } }
_{ 0 } \]
問4
炭酸水素ナトリウムNaHCO3中のC原子の酸化数を求めよ。
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解答：＋4
ベースのルール
1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
単体の酸化数は0
●RULE2
化合物全体の酸化数は0
●RULE3
イオン全体の酸化数は、その電荷に等しい
プラスのルール
状況に応じて1の方から優先的に使う1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
アルカリ金属 ＋1
2族元素 ＋2
●RULE2
水素H原子 ＋1
●RULE3
酸素O原子 ー2
●RULE4
ハロゲン（ハロゲン化物中） ー1
硫黄S原子（硫化物中） ー2
まず、「ベースのルール」のRULE2より、NaHCO3全体の酸化数は0である。
\[ \underbrace{ \mathrm{NaHCO_{3}} }
_{ 0 } \]
次に、プラスのルールのRULE1より、Na原子の酸化数を＋1とする。
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{Na} }
_{ +1 }
\mathrm{HCO_{3}}}
_{ 0 } \]
次に、プラスのルールのRULE2より、H原子の酸化数を＋1とする。
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{Na} }
_{ +1 }
\underbrace{ \mathrm{H} }
_{ +1 }
\mathrm{CO_{3}}}
_{ 0 } \]
次に、プラスのルールのRULE3より、O原子の酸化数をー2とする。（今回はOが3個あるので(ー2)×3になる）
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{Na} }
_{ +1 }
\underbrace{ \mathrm{H} }
_{ +1 }
\mathrm{C}
\underbrace{\mathrm{ O_{3}} }
_{ (-2)×3 } }
_{ 0 } \]
以上より、化合物全体の酸化数が０、Na原子の酸化数が＋1、H原子の酸化数が＋1、O原子の酸化数の合計がー6なので、C原子の酸化数は「＋4」となる。
\[ \underbrace{ \underbrace{\mathrm{ Na} }
_{ +1 }
\underbrace{\mathrm{ H} }
_{ +1 }
\underbrace{ \mathrm{C} }
_{ +4 }
\underbrace{ \mathrm{O_{3}} }
_{ (-2)×3 } }
_{ 0 } \]
問5
硫酸H2SO4中のS原子の酸化数を求めよ。
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解答：＋6
ベースのルール
1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
単体の酸化数は0
●RULE2
化合物全体の酸化数は0
●RULE3
イオン全体の酸化数は、その電荷に等しい
プラスのルール
状況に応じて1の方から優先的に使う1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
アルカリ金属 ＋1
2族元素 ＋2
●RULE2
水素H原子 ＋1
●RULE3
酸素O原子 ー2
●RULE4
ハロゲン（ハロゲン化物中） ー1
硫黄S原子（硫化物中） ー2
まず、「ベースのルール」のRULE2より、H2SO4全体の酸化数は0である。
\[ \underbrace{ \mathrm{H_{2}SO_{4}} }
_{ 0 } \]
次に、プラスのルールのRULE2より、H原子の酸化数を＋1とする。（今回はHが2個あるので(＋1)×2になる）
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{H_{2}} }
_{ (+1)×2 }
\mathrm{SO_{4}}}
_{ 0 } \]
次に、プラスのルールのRULE3より、O原子の酸化数をー2とする。（今回はOが4個あるので(ー2)×4になる）
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{H_{2}} }
_{ (+1)×2 }
\mathrm{S}
\underbrace{ \mathrm{O_{4}} }
_{ (-2)×4 } }
_{ 0 } \]
以上より、化合物全体の酸化数が０、H原子の酸化数の合計が＋2、O原子の酸化数の合計がー8なので、S原子の酸化数は「＋6」となる。
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{H_{2}} }
_{ (+1)×2 }
\underbrace{ \mathrm{S} }
_{ +6 }
\underbrace{ \mathrm{O_{4}} }
_{ (-2)×4 } }
_{ \mathrm{0} } \]
問6
硫酸イオンSO42ー中のS原子の酸化数を求めよ。
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解答：＋6
ベースのルール
1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
単体の酸化数は0
●RULE2
化合物全体の酸化数は0
●RULE3
イオン全体の酸化数は、その電荷に等しい
プラスのルール
状況に応じて1の方から優先的に使う1〜3のうちどれか1個を必ず使う
●RULE1
アルカリ金属 ＋1
2族元素 ＋2
●RULE2
水素H原子 ＋1
●RULE3
酸素O原子 ー2
●RULE4
ハロゲン（ハロゲン化物中） ー1
硫黄S原子（硫化物中） ー2
まず、ベースのルールのRULE3より、SO42ー全体の酸化数はー2である。
\[ \underbrace{ \mathrm{SO_{4}^{2-}} }
_{ -2 } \]
次に、プラスのルールのRULE3より、O原子の酸化数をー2とする。（今回はOが4個あるので(ー2)×4になる）
\[ \underbrace{ \mathrm{S}
\underbrace{ \mathrm{O_{4}^{2-}} }
_{ (-2)×4 } }
_{ -2 }
\]
以上より、イオン全体の酸化数がー2、O原子の酸化数の合計がー8なので、S原子の酸化数は「＋6」となる。
\[ \underbrace{ \underbrace{ \mathrm{S} }
_{ +6 }
\underbrace{ \mathrm{O_{4}^{2-}} }
_{ (-2)×4 } }
_{ -2 } \]
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