酸化数の問題

質問

わからないところがあるので教えてください。
「酸化された原子、還元された原子およびその際の酸化数の変化を示せ。ない場合はなしと答えよ」
(1)
10kCl + 2kMnO4 + 8H2SO4 → 5Cl2 + 2MnS4 + 6 k2SO4 + 8H2O
酸化がMn(+7→+10)、還元がS(+6→-2)と思ったんですがどうして酸化Cl(-1→0)と還元Mn(+7→+2)ですか？

(2)
CuSO4 + H2S → CuS + H2SO4
どうして酸化S(-2→+6)、還元Cu(+10→+2)ではなく「酸化還元反応なし」ですか？

(3)
3Cu + 8HNO3 → 2NO + 3Cu(NO3)2 + 4H2O
酸化Cu(0→+2)、還元N(+5→+4)ではなく、還元(+5→+2)ですか？

多くてすみませんが教えてもらえませんか。

回答No.10

WhiteBahamut · ベストアンサー

こんにちは、beachmanさんの疑問がだいぶ解消されたようで私もうれしく思っています。

＞だいぶスッキリしましたが、No7で「極端な話、SO4（硫酸イオン）は常に-2だということを知っていればCuの酸化数は瞬時に計算できるということです。」と書かれてあるように、どんな場合でも（入試レベル）これで考えていいものでしょうか？

イオンについては、基本的にその電荷が酸化数の総和に等しい、と考えてかまいません。というよりこの原則を知っていないと解けない問題もあると思います。ですのでH2SO4だろうと、CuSO4だろうと、MgSO4だろうとSO4の電荷は-2であり、酸化数は+2です。

beachmanさんは受験生のようですね。入試勉強、体調に気をつけて頑張ってくださいませ。

お礼

WhiteBahamutさんや皆さんのおかげで解決することができました。
またわからないところがあれば質問させてください。本当にありがとうございました。

回答No.9

WhiteBahamut

次に回答No.6の補足について

＞3Cu + 8HNO3 → 2NO + 3Cu(NO3)2 + 4H2O
＞おっしゃっている「NOのNの酸化数は～」の「NO」は最初の式のどれを指すのですか？

NOは式の中にひとつしかありませんよ？左辺にあるのはHNO3(硝酸）でその中にはNO3(硝酸イオン）があります。右辺の第二項にあるのも同じく硝酸イオンです。硫酸イオンのときと同じく、硝酸イオン全体で酸化数-1となります。一方、右辺第一項にあるのはNO（一酸化窒素）で常温で気体の物質です。したがって硝酸イオンとはまったく違います。

この反応では左辺にある硝酸イオンの一部が分解されて、NOに変化しているのです。硝酸イオンの場合は上にも書きましたがイオン全体で酸化数-1となります。したがって、Oが酸化数-2であることから、N+(-2)×3=-1となり、これをといてNの酸化数は+5となります。一方NOの場合はすでに書いているように+2ですから、+5→+2に還元されたということになります。

わかりましたか？

酸化還元反応や酸化数についてはウェブ上にもたくさん解説ページがあるので一度見てみると基本的なことがわかるかもしれません。参考にどうぞ。

http://homepage2.nifty.com/organic-chemistry/calculated/oxid-reduct.htm
http://www.geocities.jp/amy_chemistry/chemistry31.html
http://kminami373.hp.infoseek.co.jp/webkagaku/3menu/sanka.htm

補足

(1)の2KMnO4のMnが右辺の2MnSO4のMnと対応？しているので、(3)でも8HNO3のNO3と右辺の2NOが関係しているのかなと思いました。

サイトも参考にしようと思います。とても丁寧にお付き合いいただいてホント感謝しています。ありがとうございました。

だいぶスッキリしましたが、No7で「極端な話、SO4（硫酸イオン）は常に-2だということを知っていればCuの酸化数は瞬時に計算できるということです。」と書かれてあるように、どんな場合でも（入試レベル）これで考えていいものでしょうか？

回答No.8

WhiteBahamut

続いてNo.5に対する回答補足についてです。

KMnO4の酸化数の計算はあっています。が、CuSO4の酸化数の計算がおかしいようです。回答No.7でも書いたようにCuSO4のときの酸化数の計算順序は・・・

１．Cu^2+とSO4^2-のイオン結合であることを見破る
２．イオンの電荷と酸化数の総和は等しくなることを思い出す
３．Cuはそのまま酸化数+2
４．SO4で酸化数は-2
５．化合物中のOの酸化数は基本的に-2であることを思い出す。
６．S+(-2)×4=-2をといて、S=+6

となります。

お礼

これも勘違いだったみたいです。
じっくりやってみると、おっしゃるとおりCuSO4の計算がおかしくて、その考え方でズルズルいってしまったみたいです。

ありがとうございます。

回答No.7

WhiteBahamut

こんにちは、ちょっと混乱されているようですね・・・。

問題(2)の回答（No.2）の回答補足のところからいきます。

＞CuSO4をCuと(SO4)2-にわけて考えて、SとO4の酸化数が-2になるようにするとS-8=-2で、S=+6
CuとSO4の酸化数が0になるようにするとCu+S=Cu+6=0でCu=-6。こんなSの酸化数の出し方はおかしいですか？

Sが+6になる計算まではあっていますよ。そのあと、「CuとSO4の酸化数が0なるように」と言われているのですから、Cuの酸化数とSの酸化数で0になるように計算してはまずいでしょう。Cuの酸化数と「SO4の酸化数」です。つまりCu+SO4=Cu+(-2)=0ということです。極端な話、SO4（硫酸イオン）は常に-2だということを知っていればCuの酸化数は瞬時に計算できるということです。

お礼

そうでした！勘違いした。

＞Cu+SO4=Cu+(-2)=0ということです。
こうなる理由がわかりました！

回答No.6

Ichitsubo

(1)は解決済みのようですね

(2)ですが、H2SとCuSO4のS^2-とSO4^2-が入れ替わっただけの反応なので酸化還元反応ではありません。

(3)NOのNの酸化数はO原子を-2とするルールからN：+2ですね。

補足

(3)
3Cu + 8HNO3 → 2NO + 3Cu(NO3)2 + 4H2O
酸化Cu(0→+2)、還元N(+5→+4)ではなく、還元(+5→+2)ですか？

おっしゃっている「NOのNの酸化数は～」の「NO」は最初の式のどれを指すのですか？

Oが-2だからNO全体で0にするためにN=+2というのはわかりました！が、↑のようにどのNOのことかがわかりません・・・。教えてください。

回答No.5

secretd

No3の補足に突っ込みです．
CuSO4はCu(2+)とSO4(2-)に電離しますね．イオン結合しているわけですから．←ここがNo3では違ってます．
ですので，Cuの酸化数は(+2)です．
それと，SO4(2-)から，Oの酸化数は(-2)ですから，Sの酸化数はおっしゃってるように(+6)ですね．
結果，(+2)+(+6)+4*(-2)=0と，ちゃんと0になっています．

補足

今さらですが、
＞CuSO4はCu(2+)とSO4(2-)に電離しますね．イオン結合しているわけですから

だとしたら、(1)の2kMn4はイオン結合ではないのですか？イオン結合ならそれぞれk(+1)Mn(+7)O4(-8)になって、CuSO4も同じイオン結合だから・・・と同じ考え方をしました。するとCu=-6かなと思ったんですが間違いですね。
どうしよう。。。わからない（涙）

回答No.4

WhiteBahamut

ラスト、問題(3)です。

Cuはいいですね。単体（酸化数0）からイオン（+2）です。

NO3もひとかたまりのイオンとして考えてください（酸化数-1）。左辺では+5ですね。右辺では・・・NO3となっている部分は酸化数は変化していませんが、NOができていますので、この中のNの酸化数は+2となります。（NO2と勘違いされているのかな？）

補足

3Cu(NO3)2の詳しい酸化数を教えてもらえませんか。
そこがわかると解けるかなと思うんですが。

それと、
＞NO3もひとかたまりのイオンとして考えてください（酸化数-1）。左辺では+5ですね。右辺では・・・NO3となっている部分は酸化数は変化していませんが、NOができていますので、この中のNの酸化数は+2となります。（NO2と勘違いされているのかな？）

の部分がよくわからないです。。。

回答No.3

WhiteBahamut

続いて問題(2)です。

SO4を「硫酸イオン」としてちゃんとひとかたまりに考えられていますか？反応式をよくみると、Cuに結合していたこのかたまり（SO4）は、そのままH2SO4に含まれていますよね？このイオンの電化は常に-2なので、このかたまり全体の酸化数も-2です。SO4のかたまりが変化していないのですから、そこに含まれるSの酸化数も変化しません（具体的には+6）。

一方、H2SについていたS（酸化数-2）は・・・そう、Cuに結合しています。CuS中の酸化数は・・・やはり-2ですね。したがってSについて見ると酸化数は+6→6、-2→-2となっています。ほかの原子についてみても酸化数が変わらないことがわかるはずです。

補足

書き方が違いますが。。。

CuSO4をCuと(SO4)2-にわけて考えて、SとO4の酸化数が-2になるようにするとS-8=-2で、S=+6
CuとSO4の酸化数が0になるようにするとCu+S=Cu+6=0でCu=-6。こんなSの酸化数の出し方はおかしいですか？

これと同じように右辺のH2SO4も考えると+6→+6で変化がないことがわかりました。（H2SとCuSについても）

回答No.2

necton

(1)2MnS4これが誤植。2MnSO4ですよね。

(2)すべての酸化数を書きます。
左辺Cu:+2,S:+6,O:-2,H:+1,S:-2
右辺Cu:+2,S:+2,H:+1,S,+6,O:-2
イオンが交換されただけです。

(3)一酸化窒素NOになったのだからN:+2でしょ。

お礼

（1）はまちがいでした。

ありがとうございました

回答No.1

WhiteBahamut

ひとつづつ行きます。まず(1)の問題。

これって、右辺第二項は「MnS4」ではなく、「MnSO4」ではないですか？原子の数もあっていませんし。

そうするとSO4の酸化数は全体で-2なので、Sの酸化数は+6で、反応の前後で変わりません（SO4というまとまりは反応の前後で変化していませんから）。一方Mnの酸化数は+2となりますので反応の前後では+7→+2です。したがって還元されています。Clについては、左辺では化合物中ですので-1ですよね。そんで、右辺は単体（Cl2）となっているので酸化数は0、従って酸化されています。

お礼

MnSO4のまちがいでした。

前後しますが、(2)の回答の補足に書いたやり方（正しいやり方かは不明ですが・・・）で計算するとちゃんと答えどおり+7→+2になり、Clのほうも-1→0で酸化されているのがわかりました。
ありがとうございます。