問題
次の変化のうち、還元反応に該当するものはどれか。
(1) 酸化銅が水素と反応して銅になる。
(2) マグネシウムが酸素と結びついて酸化マグネシウムになる。
(3) 炭素が燃焼して二酸化炭素になる。
(4) 鉄が空気中でさびて酸化鉄になる。
(5) 硫黄が燃焼して二酸化硫黄になる。
危険物取扱者乙種４類｜酸化反応と還元反応を解説
酸化反応と還元反応では、「酸素と結びつくか」「酸素を失うか」という見方が特に重要です。還元とは、物質が酸素を失う反応、または水素と結びつく反応、電子を受け取る反応をいいます。この問題では、酸化銅から酸素が取り除かれて銅になる変化が還元反応にあたるため、答えは(1)です。
(1) 酸化銅が水素と反応して銅になる。
適切です。酸化銅は、銅と酸素が結びついた物質です。これが水素と反応すると、酸化銅中の酸素が水素と結びついて水となり、酸化銅は酸素を失って銅になります。酸素を失う反応は還元です。式で表すと、酸化銅＋水素→銅＋水となります。この反応では、酸化銅は還元され、水素は酸素と結びついて水になるため酸化されています。酸化と還元は同時に起こることが多い点も重要です。
(2) マグネシウムが酸素と結びついて酸化マグネシウムになる。
不適切です。マグネシウムが酸素と結びついて酸化マグネシウムになる変化は、酸素を得る反応です。酸素と結びつく反応は酸化であり、還元ではありません。金属が酸素と反応して酸化物になる反応は、危険物試験でも典型的な酸化反応として扱われます。名称に「酸化マグネシウム」とあることからも、マグネシウムが酸化されたと判断できます。
(3) 炭素が燃焼して二酸化炭素になる。
不適切です。炭素が燃焼して二酸化炭素になる反応は、炭素が酸素と結びつく反応です。燃焼は一般に、物質が酸素と激しく反応して熱や光を出す現象であり、酸化反応の代表例です。炭素は酸素を得て二酸化炭素になっているため、これは還元ではなく酸化です。燃焼という言葉が出てきた場合は、まず酸化反応を疑うと判断しやすくなります。
(4) 鉄が空気中でさびて酸化鉄になる。
不適切です。鉄がさびる現象は、鉄が空気中の酸素などと反応して酸化鉄を生じる変化です。鉄が酸素と結びついているため、これは酸化反応です。日常的には「さびる」と表現しますが、化学的には金属の酸化として理解します。還元は酸素を失う方向の反応なので、鉄が酸化鉄になる変化は還元には該当しません。
(5) 硫黄が燃焼して二酸化硫黄になる。
不適切です。硫黄が燃焼して二酸化硫黄になる反応は、硫黄が酸素と結びつく反応です。酸素を得ているため酸化反応であり、還元反応ではありません。燃焼して酸化物を生じる反応は、酸化の代表的な形です。二酸化硫黄という名称からも、硫黄が酸素と結合した物質になっていることがわかります。
この問題で覚えるポイント
酸化とは、物質が酸素と結びつく反応、または水素を失う反応、電子を失う反応です。還元とは、物質が酸素を失う反応、または水素と結びつく反応、電子を受け取る反応です。乙種4類の試験では、まず「酸素を得たか、失ったか」で判断すると正誤を見分けやすくなります。金属が酸素と結びついて酸化物になる反応、炭素や硫黄が燃焼して酸化物になる反応、鉄がさびて酸化鉄になる反応は、いずれも酸化です。酸化銅が水素によって銅になるように、酸化物から酸素が取り除かれる反応は還元です。また、酸化と還元は別々に起こるのではなく、一方の物質が酸化されると、別の物質が還元されるという形で同時に進むことが多いです。試験では、「酸化銅が銅になる」「酸化鉄が鉄になる」のように、酸化物から酸素が外れて元の金属に戻る変化を還元として判断できるようにしておくことが大切です。
ひっかけポイント
この問題では、「燃焼」「さびる」「酸化物になる」という日常的にも見慣れた変化が並んでいるため、どれも化学反応として正しそうに見えます。しかし、問われているのは化学反応かどうかではなく、還元反応かどうかです。燃焼はほとんどの場合、酸素と結びつく酸化反応です。また、さびる現象も鉄が酸素と結びつく酸化反応です。「酸化銅」という名前を見ると酸化反応を選んでしまいそうになりますが、重要なのは反応前後で酸化銅がどう変化したかです。酸化銅が銅になる場合は、酸素を失っているため還元です。物質名に「酸化」と入っているかではなく、酸素を得たのか、失ったのかを追いかけることが、同じテーマの問題で誤答を避けるコツです。
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