苦手を克服！酸化還元反応式マスターへの道！【第２回 半反応式の導出】
こんにちは、化学マスターです。
第１回で紹介した暗記の確認はできましたか？
第２回では、暗記した項目を利用して、半反応式の導出を行っていきたいと思います！
半反応式導出の手順
上記の手順に従って操作を行うことで、半反応式を完成させることができます。
まずは、酸性条件の導出を行っていきましょう！
第１回の一覧で紹介した物質については、すべて導出過程を示します。
すべての物質で、半反応式を正しく導出できるか、しっかり確認しておきましょう。
苦手を克服！酸化還元反応式マスターへの道！【第１回 暗記事項の確認】 - 化学マスターのハイレベル豆知識💊 (hatenablog.com)
＜酸性条件の半反応式＞
まずは酸化剤から！
暗記内容 MnO4－ → Mn2+
手順①
酸素の数は左辺４、右辺０よって右辺に4H2O
MnO4－ → Mn2+ + 4H2O
手順②
水素の数は左辺０、右辺８よって左辺に8H+
MnO4－ + 8H+ → Mn2+ + 4H2O
手順③
電荷については、『各物質の右肩のイオン価数と係数の積を合計します。ただし、電荷のない化合物については、０で計算します。』
では、具体的に計算してみましょう！
電荷は左辺 －1 + 8 = +7
右辺 +2 + 0 = +2 よって左辺に5e－
MnO4－ + 8H+ 5e－ → Mn2+ + 4H2O
これで完成！
【二クロム酸カリウム】
暗記内容 Cr2O72－ → 2Cr3+
手順①
酸素の数は左辺７、右辺０よって右辺に7H2O
Cr2O72－ → 2Cr3+ + 7H2O
手順②
水素の数は左辺０、右辺14よって左辺に14H+
Cr2O72－ + 14H+ → 2Cr3+ + 7H2O
手順③
電荷は左辺 －2 + 14 = +12
右辺 +6 + 0 = +6 よって左辺に6e－
Cr2O72－ + 14H+ + 6e－ → 2Cr3+ + 7H2O
これで完成！
【濃硝酸】
暗記内容 HNO3 → NO2
手順①
酸素の数は左辺３、右辺２よって右辺にH2O
HNO3 → NO2 + H2O
手順②
水素の数は左辺１、右辺２よって左辺にH+
HNO3 + H+ → NO2 + H2O
手順③
電荷は左辺 0 + 1 = +1
右辺 0 + 0 = 0 よって左辺にe－
HNO3 + H+ + e－→ NO2 + H2O
これで完成！
【希硝酸】
暗記内容 HNO3 → NO
手順①
酸素の数は左辺３、右辺１よって右辺に2H2O
HNO3 → NO2 + 2H2O
手順②
水素の数は左辺１、右辺４よって左辺に3H+
HNO3 + 3H+ → NO2 + H2O
手順③
電荷は左辺 0 + 3 = +3
右辺 0 + 0 = 0 よって左辺に3e－
HNO3 + H+ + 3e－→ NO2 + H2O
これで完成！
【熱濃硫酸】
暗記内容 H2SO4 → SO2
手順①
酸素の数は左辺４、右辺２よって右辺に2H2O
H2SO4 → SO2 + 2H2O
手順②
水素の数は左辺２、右辺４よって左辺に2H+
H2SO4 + 2H+ → SO2 + 2H2O
手順③
電荷は左辺 0 + 2 = +2
右辺 0 + 0 = 0 よって左辺に2e－
H2SO4 + 2H+ + 2e－→ SO2 + 2H2O
これで完成！
【塩素】
暗記内容 Cl2 → 2Cl－
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Cl2 → 2Cl－
手順②
水素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Cl2 → 2Cl－
手順③
電荷は左辺 0 = 0
右辺 －2 よって左辺に2e－
Cl2 + 2e－ → 2Cl－
これで完成！
【過酸化水素】
暗記内容 H2O2 → H2O
手順①
酸素の数は左辺２、右辺１よって右辺にH2O
H2O2 → 2H2O
手順②
水素の数は左辺２、右辺４よって左辺に2H+
H2O2 + 2H+ → 2H2O
手順③
電荷は左辺 0 + 2 = +2
右辺 0 よって左辺に2e－
H2O2 + 2H+ +2e－ → 2H2O
これで完成！
【二酸化硫黄】
暗記内容 SO2 → S
手順①
酸素の数は左辺２、右辺０よって右辺に2H2O
SO2 → S + 2H2O
手順②
水素の数は左辺０、右辺４よって左辺に4H+
SO2 + 4H+ → S + 2H2O
手順③
電荷は左辺 0 + 2 = +2
右辺 0 よって左辺に2e－
SO2 + 4H+ + 4e－→ S + 2H2O
これで完成！
【水素イオン】
暗記内容 2H+ → H2
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
2H+ → H2
手順②
水素の数は左辺２、右辺２よって調整不要
2H+ → H2
手順③
電荷は左辺 + 2
右辺 0 よって左辺に2e－
2H+ + 2e－ → H2
これで完成！
以上が酸化剤です！
続いて還元剤行ってみましょう！！
【ナトリウム】
暗記内容 Na → Na+
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Na → Na+
手順②
水素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Na → Na+
手順③
電荷は左辺 0
右辺 +1 よって右辺にe－
Na → Na+ + e－
これで完成！
【水素】
暗記内容 H2 → 2H+
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
H2 → 2H+
手順②
水素の数は左辺２、右辺２よって調整不要
H2 → 2H+
手順③
電荷は左辺 0
右辺 +2 よって右辺に2e－
H2 → 2H+ + 2e－
これで完成！
【硫化水素】
暗記内容 H2S → S
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
H2S → S
手順②
水素の数は左辺２、右辺０よって右辺に2H+
H2S → S + 2H+
手順③
電荷は左辺 0
右辺 +2 よって右辺に2e－
H2S → S + 2H+ + 2e－
これで完成！
【シュウ酸】
暗記内容 (COOH)2 → 2CO2
手順①
酸素の数は左辺４、右辺４よって調整不要
(COOH)2 → 2CO2
手順②
水素の数は左辺２、右辺０よって右辺に2H+
(COOH)2 → 2CO2 + 2H+
手順③
電荷は左辺 0
右辺 0 + 2 = +2 よって右辺に2e－
(COOH)2 → 2CO2 + 2H+ + 2e－
これで完成！
【二酸化硫黄】
暗記内容 SO2 → SO42－
手順①
酸素の数は左辺２、右辺４よって左辺に2H2O
SO2 + 2H2O → SO42－
手順②
水素の数は左辺４、右辺０よって右辺に4H+
SO2 + 2H2O → SO42－ + 4H+
手順③
電荷は左辺 0 + 0 = 0
右辺 －2 + 4 = +2 よって右辺に2e－
SO2 + 2H2O → SO42－ + 4H+ + 2e－
これで完成！
【塩化スズ(Ⅱ)】
暗記内容 Sn2+ → Sn4+
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Sn2+ → Sn4+
手順②
水素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Sn2+ → Sn4+
手順③
電荷は左辺 +2
右辺 +4 よって右辺に2e－
Sn2+ → Sn4+ + 2e－
これで完成！
【硫酸鉄(Ⅱ)】
暗記内容 Fe2+ → Fe3+
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Fe2+ → Fe3+
手順②
水素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
Fe2+ → Fe3+
手順③
電荷は左辺 +2
右辺 +3 よって右辺にe－
Fe2+ → Fe3+ + e－
これで完成！
【ヨウ化カリウム】
暗記内容 2I－ → I2
手順①
酸素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
2I－ → I2
手順②
水素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
2I－ → I2
手順③
電荷は左辺 －2
右辺 0 よって右辺に2e－
2I－ → I2 + + 2e－
これで完成！
【過酸化水素】
暗記内容 H2O2 → O2
手順①
酸素の数は左辺２、右辺２よって調整不要
H2O2 → O2
手順②
水素の数は左辺２、右辺０よって右辺に2H+
H2O2 → O2 + 2H+
手順③
電荷は左辺 0
右辺 0 + 2 = +2 よって右辺に2e－
H2O2 → O2 + 2H+ + 2e－
これで完成！
【チオ硫酸ナトリウム】
暗記内容 2S2O32－ → S4O62－
手順①
酸素の数は左辺６、右辺６よって調整不要
2S2O32－ → S4O62－
手順②
水素の数は左辺０、右辺０よって調整不要
2S2O32－ → S4O62－
手順③
電荷は左辺 －4
右辺 －2 よって右辺に2e－
2S2O32－ → S4O62－ + 2e－
これで完成！
＜中性
・塩基性条件の半反応式＞
中性・塩基性条件の半反応式の導出については、
過マンガン酸カリウム（MnO4－ → MnO2）
オゾン（O3→O2）
水酸化物イオン（4OH－→O2）
で必要と覚えておきましょう！
手順は①～③については、酸性条件と同じです。
それでは操作してみましょう！
暗記内容 MnO4－ → MnO2
手順①
酸素の数は左辺４、右辺２よって右辺に2H2O
MnO4－ → MnO2 + 2H2O
手順②
水素の数は左辺０、右辺４よって左辺に4H+
MnO4－ + 4H+ → MnO2 + 2H2O
手順③
電荷は左辺 －1 + 4 = +3
右辺 0 よって左辺に3e－
MnO4－ + 4H+ + 3e－→ MnO2 + 2H2O
手順④
水素イオンが左辺に４よって
両辺に4OH－を加える。
その結果、左辺のH＋は中和され4H2Oとなる。
MnO4－ + 4H2O + 3e－→ MnO2 + 2H2O + 4OH－
↓ 右辺の2H2Oを左辺に移行する
MnO4－ + 2H2O + 3e－→ MnO2 + 4OH－
これで完成！
【オゾン】
暗記内容 O3 → O2
手順①
酸素の数は左辺3、右辺２よって右辺にH2O
O3 → O2 + H2O
手順②
水素の数は左辺０、右辺２よって左辺に2H+
O3 + 2H+ → O2 + H2O
手順③
電荷は左辺 0 + 2 = +2
右辺 0 よって左辺に2e－
O3 + 2H+ + 2e－ → O2 + H2O
これで、オゾンの酸性条件の式は完成です！
続いてこれを、中性・塩基性条件の式に変形します。
手順④
水素イオンが左辺に２よって
両辺に2OH－を加える。
その結果、左辺の2H＋は中和され2H2Oとなる。
O3 + 2H2O + 2e－ → O2 + H2O + 2OH－
↓ 右辺のH2Oを左辺に移行する
O3 + H2O + 2e－ → O2 + 2OH－
これで完成！
【水酸化物イオン】
暗記内容 4OH－ → O2
手順①
酸素の数は左辺４、右辺２よって右辺に2H2O
4OH－ → O2 + 2H2O
手順②
水素の数は左辺４、右辺４よって調整不要
4OH－ → O2 + 2H2O
手順③
電荷は左辺 －4
右辺 0 + 0 = 0 よって右辺に4e－
4OH－ → O2 + 2H2O + 4e－
水酸化物イオンの場合はこれで、中性・塩基性条件の式完成となります。
この水酸化物イオンの式の使い方は、今後のブログでご確認ください。
使える豆知識！！
以下で半反応式導出についての注意点やポイントになる知識を伝授します！
①酸化剤は電子を受け取り、還元剤は電子を失う反応！
→ 酸化剤は左辺、還元剤は右辺にe－！！
②半反応式の左辺や右辺にH+が存在！
（H+を必要とする反応 or 存在できる環境）
→ 半反応式の基本は酸性条件！！
③クロムの電荷のカウントに注意！
→ 2Cr3+ を+6とカウントする！！
※指導の経験上、一番ミスが多いポイント！
③MnO4－とO3とOH－では中性・塩基性条件も確認！！
上記の知識は、酸化還元の半反応式を書いていくためには非常に重要なポイントになります。半反応式を書いていくためにも、しっかりと頭に入れておきましょう！
今回の内容は以上です！
最後まで読んで頂き、ありがとうございました。
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