高校化学「半反応式・酸化還元反応式の作り方」完全マスター講座！！

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半反応式・酸化還元反応式とは
半反応式の作り方
- 二クロム酸カリウム
- シュウ酸ナトリウム
酸化還元反応式の作り方
問題演習
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半反応式・酸化還元反応式とは

半反応式＋半反応式＝酸化還元反応式

Point!

フッ素（F₂）と硫化水素（H₂S）の酸化還元反応は、次の式で表すことができる。

\[
\mathrm{ F_{2} + H_{2}S → S + 2HF }
\]

この反応において、H₂SはF₂にHを与えて還元させているので「還元剤」、反対にF₂はH₂SからHを奪い取って酸化させているので「酸化剤」だね。

このように、酸化剤と還元剤を用いて酸化還元反応を表した式を「酸化還元反応式」という。

酸化還元反応式は、酸化剤に関する（仮の）反応式と、還元剤に関する（仮の）反応式を組み合わせることによって作られている。

この、酸化還元反応式を作る際に必要な酸化剤・還元剤に関する仮の反応式のことを「半反応式」という。

半反応式の作り方

半反応式は、作り方を覚えて自分で作成できるようにならなくてはいけない。苦手な人が非常に多いので、１から丁寧に解説していこうと思う。

STEP1	酸化剤（還元剤）が何から何になるのかを書く
STEP2	両辺について、OとH以外の原子の数を合わせる
STEP3	両辺について、O原子の数をH₂Oを用いて合わせる
STEP4	両辺について、H原子の数をH⁺を用いて合わせる
STEP5	両辺について、電荷をe^–を用いて合わせる

Point!

これが半反応式を作る際の手順。どんな半反応式でもこの5STEPで書くことができるので必ず覚えるようにしよう。これ以降、例を使って半反応式を実際に作成していく。

二クロム酸カリウム

STEP1

酸化剤（還元剤）が何から何になるのかを書く

\[
\mathrm{ Cr_{2}O_{7}^{ \,2-} → Cr^{3+} }
\]

ここは、暗記しておくべきところ。
（まだ覚えていなかったら「半反応式一覧」を確認してね！）

STEP2

両辺について、OとH以外の原子の数を合わせる

\[
\mathrm{ Cr_{2}O_{7}^{ \,2-} → 2Cr^{3+} }
\]

STEP3

両辺について、O原子の数を、H₂Oを使って合わせる

\[
\mathrm{ Cr_{2}O_{7}^{ \,2-} → 2Cr^{3+} + 7H_{2}O }
\]

STEP4

両辺について、H原子の数を、H⁺を使って合わせる

\[
\mathrm{ Cr_{2}O_{7}^{ \,2-} + 14H^{+} → 2Cr^{3+} + 7H_{2}O }
\]

STEP5

両辺について、電荷を、電子（e^–）を使って合わせる

\[
\mathrm{ Cr_{2}O_{7}^{ \,2-} + 14H^{+} + 6e^{-} → 2Cr^{3+} + 7H_{2}O }
\]

シュウ酸ナトリウム

STEP1

酸化剤（還元剤）が何から何になるのかを書く

\[
\mathrm{ C_{2}O_{4}^{ \,2-} → CO_{2} }
\]

ここは、暗記しておくべきところ。
（まだ覚えていなかったら「半反応式一覧」を確認してね！）

STEP2

両辺について、OとH以外の原子の数を合わせる

\[
\mathrm{ C_{2}O_{4}^{ \,2-} → 2CO_{2} }
\]

STEP3

両辺について、O原子の数を、H₂Oを使って合わせる

\[
\mathrm{ C_{2}O_{4}^{ \,2-} → 2CO_{2} }
\]

今回は、既に両辺のO原子の数が揃っているので特に何もしなくていい。

STEP4

両辺について、H原子の数を、H⁺を使って合わせる

\[
\mathrm{ C_{2}O_{4}^{ \,2-} → 2CO_{2} }
\]

今回は、反応式中にH原子が存在しないので何もしなくていい。

STEP5

両辺について、電荷を、電子（e^–）を使って合わせる

\[
\mathrm{ C_{2}O_{4}^{ \,2-} → 2CO_{2} + 2e^{-}}
\]

酸化還元反応式の作り方

次は、酸化剤の半反応式と還元剤の半反応式を組み合わせてできる「酸化還元反応式」の作り方について説明していく。

STEP1	２つの半反応式の電子（e^–）の数が揃うように調節する
STEP2	２つの式を足し合わせる
STEP3	反応物であるイオンの対となるイオンを加えて、式からイオンを消す（イオン式から通常の反応式へ）

Point!

酸化還元反応式の作成は、この3STEPに従って行う。

問題

硫酸酸性の二クロム酸カリウム水溶液にシュウ酸ナトリウム水溶液を加えたときの反応式を書け。

STEP1

２つの式の電子（e^–）の数が揃うように調節する

今回は、シュウ酸ナトリウムの式に３をかけると２つの式の電子の数が揃う。

STEP2

２つの式を足し合わせる

次に、２つの式を足し合わせよう。両辺にある６e^–は打ち消される。

STEP3

反応物であるイオンの対のイオンを加えて、イオンを消す

この反応は、二クロム酸カリウム水溶液とシュウ酸ナトリウム水溶液の反応なので、この２つが左側（スタートの物質＝反応物）にいなければならない。従って、左辺に2K⁺と6Na⁺を加える。（2K⁺はCr₂O₇^2-とくっついてK₂Cr₂O₂に、6Na⁺は3C₂O₄^2-とくっついて3Na₂C₂O₄になる。）

しかし、勝手に左に加えて終わりにしてしまったら式は成り立たなくなってしまう。そこで、右辺にも2K⁺と6Na⁺を加える。その結果以下のようになる。

※今回は硫酸酸性の水溶液なので、H⁺の出所はH₂SO₄となる。従って、式中のH⁺にはSO₄^2-をくっつける。紫で囲んだところはまとめてK₂SO₄と3Na₂SO₄にしよう。

問題演習

問題

次の物質の半反応式を書け。

（１）　塩素
（２）　濃硝酸
（３）　過マンガン酸カリウム
（４）　硫化水素
（５）　シュウ酸

次の物質の反応式を書きなさい。

（６）　塩素と硫化水素
（７）　濃硝酸とシュウ酸

解答

（１）　Cl₂ + 2e^– → 2Cl^–
（２）　HNO₃ → NO₂
（３）　MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ +4H₂O
（４）　H₂S → S + 2H⁺ +2e^–
（５）　H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^–
（６）　Cl₂ + H₂S → 2HCl + S
（７）　2HNO₃ + H₂C₂O₄ → 2NO₂ + 2CO₂ + 2H₂O

解説

STEP1	酸化剤（還元剤）が何から何になるのかを書く
STEP2	両辺について、OとH以外の原子の数を合わせる
STEP3	両辺について、O原子の数をH₂Oを用いて合わせる
STEP4	両辺について、H原子の数をH⁺を用いて合わせる
STEP5	両辺について、電荷をe^–を用いて合わせる

Point!

STEP1	２つの半反応式の電子（e^–）の数が揃うように調節する
STEP2	２つの式を足し合わせる
STEP3	反応物であるイオンの対となるイオンを加えて、式からイオンを消す（イオン式から通常の反応式へ）

Point!

（１枚目：半反応式の作り方、２枚目：酸化還元反応式の作り方）

これらの手順に従っていく。

（１）

１.Cl₂ → Cl^–
塩素の半反応式では、Cl₂からCl^–になる。
（これは覚えること。「半反応式一覧」をみてね。）
２.Cl₂ → 2Cl^–
Cの数を合わせる。
３.Cl₂ → 2Cl^–
左右で、O原子の数をH₂Oを使って合わせる。
今回はOがないので関係ない。
４.Cl₂ → 2Cl^–
左右で、H原子の数をH⁺を使って合わせる。
今回はHがないので関係ない。５.Cl₂ + 2e^– → 2Cl^–
左右で、電荷を電子（e^–）を使って合わせる。

（２）

１.HNO₃ → NO₂
濃硝酸の半反応式では、HNO₃からNO₂になる。
（これは覚えること。「半反応式一覧」をみてね。）
２.HNO₃ → NO₂
Nの数はそろっているのでここでやることはない
３.HNO₃ → NO₂ + H₂O
左右で、O原子の数をH₂Oを使って合わせる。
４.HNO₃ + H⁺ → NO₂ + H₂O
左右で、H原子の数をH⁺を使って合わせる。
５.HNO₃ + H⁺ + e^– → NO₂ + H₂O
左右で、電荷を電子（e^–）を使って合わせる。

（３）

１.MnO₄^– → Mn²⁺
過マンガン酸カリウムの半反応式では、MnO₄^–からMn²⁺になる。
（これは覚えること。「半反応式一覧」をみてね。）
２.MnO₄^– → Mn²⁺
Mnの数はそろっているのでここでやることはない
３.MnO₄^– → Mn²⁺ + 4H₂O
左右で、O原子の数をH₂Oを使って合わせる。
４.MnO₄^– + 8H⁺ → Mn²⁺ + 4H₂O
左右で、H原子の数をH⁺を使って合わせる。
５.MnO₄^– + 8H⁺ + 5e^– → Mn²⁺ + 4H₂O
左右で、電荷を電子（e^–）を使って合わせる。

（４）

１.H₂S → S
硫化水素の半反応式では、H₂SからSになる。
（これは覚えること。「半反応式一覧」をみてね。）
２.H₂S → S
Sの数はそろっているのでここでやることはない
３.H₂S → S
左右で、O原子の数をH₂Oを使って合わせる。
ただし今回はOがないのでここでやることはない。
４.H₂S → S + 2H⁺
左右で、H原子の数をH⁺を使って合わせる。
５.H₂S → S + 2H⁺ + 2e^–
左右で、電荷を電子（e^–）を使って合わせる。

（５）

１.H₂C₂O₄ → CO₂
シュウ酸の半反応式では、H₂C₂O₄からCO₂になる。
（これは覚えること。「半反応式一覧」をみてね。）
２.H₂C₂O₄ → 2CO₂　
Cの数を合わせる。
３.H₂C₂O₄ → 2CO₂
左右で、O原子の数をH₂Oを使って合わせる。
ただし今回はOがないのでここでやることはない。
４.H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺
左右で、H原子の数をH⁺を使って合わせる。
５.H₂C₂O₄ → 2CO₂ + 2H⁺ + 2e^–
左右で、電荷を電子（e^–）を使って合わせる。

（６）