問題
次の変化のうち、銅が酸化される反応はどれか。
(1) 酸化銀を加熱して銀と酸素になる。
(2) 酸化鉄が一酸化炭素と反応して鉄になる。
(3) 銅を硝酸銀水溶液に入れると銀が析出する。
(4) 塩化ナトリウムを水に溶かす。
(5) 炭酸水を放置して二酸化炭素が発散する。
危険物取扱者乙種４類｜酸化反応を解説
酸化とは、物質が酸素と結びつくことや、電子を失うことをいいます。また、酸化数で考える場合は、酸化数が増加する変化が酸化です。この問題では、銅を硝酸銀水溶液に入れたとき、銅が電子を失って銅イオンになることに注目します。電子を失う変化は酸化にあたるため、答えは(3)です。酸化と還元は同時に起こることが多いため、どの物質が電子を失い、どの物質が電子を受け取っているのかを区別することが重要です。
(1) 酸化銀を加熱して銀と酸素になる。
不適切です。 酸化銀を加熱すると、銀と酸素に分解します。このとき酸化銀中の銀は、酸化物の状態から金属の銀に変化しています。銀に注目すると酸素を失っており、酸化数も低下するため、これは還元にあたります。酸素が発生する反応だからといって酸化になるわけではありません。酸素を得る変化が酸化、酸素を失う変化が還元であることを区別して覚えておきましょう。
(2) 酸化鉄が一酸化炭素と反応して鉄になる。
不適切です。 酸化鉄が一酸化炭素と反応して鉄になるとき、酸化鉄は酸素を失っているため、鉄に注目すると還元です。一方、一酸化炭素は酸化鉄から酸素を受け取って二酸化炭素となるため、一酸化炭素側は酸化されています。このように、酸化還元反応では一方の物質が酸化されると同時に、もう一方の物質が還元されます。この選択肢では銅の酸化は起こっていません。
(3) 銅を硝酸銀水溶液に入れると銀が析出する。
適切です。 銅を硝酸銀水溶液に入れると、銅は電子を失って銅イオンとなり、水溶液中の銀イオンは電子を受け取って金属の銀として析出します。銅の変化は「Cu → Cu²⁺ ＋ 2e⁻」と表すことができ、電子を失っているため酸化です。一方、銀イオンは電子を受け取っているため還元されています。したがって、銅が酸化される反応として正しいのはこの選択肢です。
(4) 塩化ナトリウムを水に溶かす。
不適切です。 塩化ナトリウムを水に溶かすと、ナトリウムイオンと塩化物イオンに分かれて水中に存在するようになりますが、通常、この溶解によって各元素の酸化数が変化するわけではありません。電子を失う物質と電子を受け取る物質が生じる酸化還元反応ではなく、銅の酸化も起こりません。水に溶けるという現象と酸化還元反応を混同しないことが大切です。
(5) 炭酸水を放置して二酸化炭素が発散する。
不適切です。 炭酸水を放置すると、水に溶けていた二酸化炭素が気体として外部へ出ていきます。これは主として溶解していた気体が抜ける現象であり、電子の授受によって物質の酸化数が変化する酸化還元反応ではありません。当然、銅が酸化される反応でもありません。気体の発生が見られるからといって、必ず化学反応や酸化反応であるとは限らない点に注意しましょう。
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こと、電子を失うこと、または酸化数が増加することです。これに対して還元とは、酸素を失うこと、電子を受け取ること、または酸化数が減少することです。 酸化と還元は基本的に同時に起こります。たとえば、銅を硝酸銀水溶液に入れる反応では、銅が電子を失って酸化される一方、銀イオンはその電子を受け取って還元されます。 危険物取扱者試験では、「酸素を得る・失う」という考え方だけでなく、「電子を失う・受け取る」という考え方でも酸化と還元を判断できるようにしておきましょう。
ひっかけポイント
「酸化」という言葉から、酸素が登場する反応をすべて酸化だと判断しないよう注意が必要です。酸化銀が銀と酸素に分解するように、酸素を失う側の物質は還元されています。 また、酸化還元反応では酸化と還元が同時に起こるため、どの物質について問われているのかを確認することが重要です。銅と銀イオンの反応では、銅は電子を失って酸化され、銀イオンは電子を受け取って還元されます。 「電子を失う＝酸化」「電子を受け取る＝還元」を基本として覚えておくと、酸素が直接登場しない反応でも判断しやすくなります。
