２００４年５月２０日（木）04ko2-05　酸化と還元

今日から，酸化と還元について学びましょう。酸化や還元についても，中学校で学習していますね。どのような内容だったか，思い出してみましょう。酸化とは物質が酸素と化合することで，酸化物から酸素がとれる化学変化を還元と習っているはずです。 　高校では，もっと広い意味の定義を使います。そこで，いろいろ実験を見ながら考えていくことにします。 具体的には， （１）銅と塩素の反応 （２）塩化銅（ＩＩ）水溶液の電気分解 （３）電池 （４）酸化と還元 です。 　最初は，塩素の入った集気瓶に，先端を熱した銅線を入れます。すると，黄褐色の煙が出ますが，この煙は塩化銅（ＩＩ）ＣｕCl２です。銅と塩素は，どのような反応をしたのでしょうか。

４　酸化と還元 （１）銅と塩素の反応 　Ｃｕ　＋　Ｃｌ２　→　ＣｕＣｌ２ 　Ｃｕ　→　Ｃｕ２＋　＋　２ｅ−　銅原子：電子を失った 　Ｃｌ２　＋　２ｅ−　→　２Ｃｌ−　塩素原子：電子を得た

塩化銅（�U）水溶液を炭素板を電極として電気分解すると，陰極に銅が付着し，陽極から塩素が発生します。銅（II）イオンや塩化物イオンは，電極付近でどのような変化をしたのでしょうか。

（２）塩化銅（II）水溶液の電気分解 　 ＣｕＣｌ２　→　Ｃｕ２＋　＋　２Ｃｌ− 　陰極：Ｃｕ２＋　＋　２ｅ−　→　Ｃｕ　銅イオン：電子を得た 　陽極：２Ｃｌ−　→　Ｃｌ２　＋　２ｅ−　塩化物イオン：電子を失った

２枚の炭素板に太陽電池用のモーターをつなぐと，なんとモーターが回転します。銅と塩素で，電池ができているのですね。では，このとき，それぞれの極では，どのような変化が起こっているのでしょうか。

（３）電池 　負極：Ｃｕ　→　Ｃｕ２＋　＋　２ｅ−　銅原子：電子を失った 　正極：Ｃｌ２　＋　２ｅ−　→　２Ｃｌ−　塩素原子：電子を得た

今までの実験に共通することは，電子の授受ですね。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　そこで，もう一度，酸化と還元について考えてみましょう。 　銅と酸素が化合して，酸化銅（ＩＩ）ができます。酸化銅（ＩＩ）は，黒色の粉末でしたね。このとき，銅は銅（ＩＩ）イオンになっており，酸素は酸化物イオンになっています。すなわち，銅原子から酸素原子に電子が移動しているのです。

（４）酸化と還元 　ラボアジェ（フランス） 　酸化→酸素が他の物質と化合する現象 　「フロギストンに関する省察」（１７８３年） 　「化学原論」（１７８９年） ＜酸化＞ 　酸素と化合して酸化物になる反応 　２Ｃｕ　＋　Ｏ２　→　２ＣｕＯ　…(1) 　水素を失う反応 　２Ｈ２Ｓ　＋　Ｏ２　→　２Ｓ　＋　２Ｈ２Ｏ ＜還元＞ 　酸化物が酸素を失う反応 　ＣｕＯ　＋　Ｈ２　→　Ｃｕ　＋　Ｈ２Ｏ　…(2) 　水素と結びつく反応 (1)　Ｃｕ　→　Ｃｕ２＋　＋　２ｅ−　 　銅原子…電子を失った 　Ｏ２　＋　４ｅ−　→　２Ｏ２−　 　酸素原子…電子を得た (2)　Ｃｕ２＋　＋　２ｅ−　→　Ｃｕ　 　銅イオン…電子を得た 　Ｏ２−　→　Ｏ　＋　２ｅ−　 　酸化物イオン…電子を失った 　物質が電子を失う変化→酸化 　物質が電子を得る変化→還元

酸化と還元，水溶液の電気分解，電池は，それぞれ何も関係のないものだと考えていませんでしたか。実は，すべて同じ種類の反応だったのです。 　それでは，今日の勉強の確認です。 １．次の酸化還元反応を，水素の授受で説明しなさい。 　ＣＨ４　＋　２Ｏ２　→　ＣＯ２　＋　２Ｈ２Ｏ 　→ＣＨ４（Ｃ原子）は水素を失った＝酸化された，Ｏ２（Ｏ原子）は水素を得た＝還元された ２．次の酸化還元反応を，電子の授受で説明しなさい。 　（１）Ｍｇ　＋　Ｃｌ２　→　ＭｇＣｌ２ 　→Ｍｇ原子は電子を失った＝酸化された，Ｃｌ原子は電子を得た＝還元された 　　Ｍｇ　→　Ｍｇ２＋　＋　２ｅ−　，　Ｃｌ２　＋　２ｅ−　→　２Ｃｌ− 　（２）Ｆｅ２Ｏ３　＋　２Ａｌ　→　２Ｆｅ　＋　Ａｌ２Ｏ３ 　→Ｆｅ原子は電子を得た＝還元された，Ａｌ原子は電子を失った＝酸化された 　Ｆｅ３＋　＋　３ｅ−　→　Ｆｅ　，　Ａｌ　→　Ａｌ３＋　＋　３ｅ− ３．空気中で，ナトリウムＮａはすぐに表面の光沢がなくなり，鉄Ｆｅは徐々にさび，，金Ａｕはほとんど変化しません。これらの金属で，最も酸化しにくいものはどれですか？→金