受験生です。Ｃｒ２Ｏ７の酸化還元でわからないところがあります。

質問

独学の受験生です。ぜひ教えてください。

酸化還元のページに
ＭｎＯ４マイナス→Ｍｎ　２＋　とありますが、
基本的なことが分からないことに気がつきました。

Ｏは手が二本だそうですが、
それが４つもあって、　　Ｍｎの手はいったい何本あるのですか？
構造式が、まったく見当もつきません。

また、
２クロム酸イオン　Ｃｒ２Ｏ７　２マイナス　＋　６ｅ　＋　１４Ｈプラス　→　２Ｃｒ　３プラス　＋７Ｈ２Ｏ　ということですが、

左辺の　　Ｃｒ　は　　２Ｘ　＋　（－１４）＝　－２　で　Ｘ＝６ですよね？

そうすると、右辺の　２Ｃｒ　３プラス　は　プラス１２でないと、　左辺に　６ｅ　をつけられませんが、

どうやったら、右辺　は　プラス１２になりますでしょうか。

教えてください。

どうか、よろしくお願いいたします。

回答No.11

Tacosan · ベストアンサー

H2O2 が酸化剤で働くと水しか出ません. だから, H2O2 → H2O の形になります. で, O の酸化数は -1 から -2 になります. ということで, まず
H2O2 + 2e^- → H2O
となって, 水素イオンで電荷をあわせると
H2O2 + 2e^- + 2H^+ → H2O.
物質の収支は水で調節して
H2O2 + 2e^- + 2H^+ → 2H2O.
逆に還元剤としては酸素が発生します. H2O2 → O2 の形です. 酸化数は -1 から 0 になるので
H2O2 → O2 + 2e^-.
電荷を OH^- であわせると
H2O2 + 2OH^- → O2 + 2e^-
で収支を水でそろえると
H2O2 + 2OH^- → O2 + 2H2O + 2e^-.
順序が違うだけで, やってることは #10 と同じですけどね.
なお, 「過酸化物」は O-O 結合を持ち, この O の酸化数は -1 です.

回答No.12

Tacosan

おおっと. #11 の酸化剤としての反応の作り方は変です.
自分で「水しか出ない」って書いてあるんだから, 酸素の数を先に調節しないとダメだ....
つまり
H2O2 → 2H2O
からはじめるべきでしたね.
あと, 電荷の調整では酸性かアルカリ性かに注意して, H^+ と OH^- を使いわける必要があります.
ちなみに, 生体内では
H2O2 + 2e^- → 2OH^-
に近い反応があります.

補足

すごい詳しく、本当にありがとうございました。

生体内の話も、すごく興味がわきました。

えと、
理解はあっていますでしょうか？

まず、
酸化は、　Ｈ２Ｏ２　→　２Ｈ２Ｏ　
還元は　　Ｈ２Ｏ２　→　Ｏ２
だから、

Ｈ２Ｏ２　→　２Ｈ２O　の左辺　は　Ｈ　（＋１）　Ｏ　（－１）
右辺は　Ｈ（-1） O (-2) 　　これだけみると、
Ｏが　１だけ減っているので、酸化反応。

そこで、　　まず、　　右辺にあって、左辺にない　足りない　Ｈ＋　が　２個だから、　　左辺に　２Ｈ＋を加えて、

Ｈ２Ｏ２　＋　２Ｈ＋　→　２Ｈ２O　
こうなると、　その　２Ｈ＋　の酸化数が、　＋２　で、左辺全体でみると、　右辺全体よりも　＋２　多すぎてしまうから、　そのぶん、　マイナスである　ｅ－を加えて、調整してやる、　そうすると、　ｅ－は２個いるから、

結局、
Ｈ２Ｏ２　＋　２Ｈ＋　＋　２ｅ－　→　２　Ｈ２O

還元は、

Ｈ２Ｏ２　　→　Ｏ２
で、Ｏ２は単体だから　酸化数は　０
左辺も　＋２　－２　で、バランスが取れているので、　０

まず、
左辺にあるのに、右辺に無い　Ｈについて考えて、
Ｈ２Ｏ２　→　Ｏ２　＋　２Ｈ＋
だけど、　２Ｈ＋　を加えてしまったからには、
右辺全体の酸化数が　＋２　になってしまったので、
右辺に　－２の　　２ｅ－　を　加えることで　調整。

Ｈ２Ｏ２　→　Ｏ２　＋　２Ｈ＋　＋　２ｅ－
で完成。
何度も、読んで、書き出してみて、
という感じに理解しました。

こんな感じの理解で、どうでしょうか。

チェックしていただけますとすごくうれしいです。

酸化還元の深い森に迷い込んで４日目ですが、
昨日、教わったことだけで、
センター用の演習問題集は、全部、ちゃんと出来ました。
本当にありがとうございました。

今は、こんなですが、来年のセンターでは、満点をとれるようになっているつもりです。

ほんとうは、それから、お礼を書きたい気分です。

すごく感謝しています。

本当にありがとうございます。

回答No.10

htms42

イオン反応式の作り方です。
酸化数でやると書いてある本が多いですが
電荷の保存で考える方が根拠がハッキリしています。
酸化数の判断で間違えるとつまづいてしまいます。
イオン反応式を作る段階では酸化数を考える必要はありません。

過酸化水素の場合です。
酸化剤の場合、
（１）出発物質と生成物質を書きます
　　Ｈ２Ｏ２→Ｈ２Ｏ
（２）Ｏの数をＨ２Ｏを補って一致させます
　　Ｈ２Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
（３）Ｈの数をＨ＋を補って一致させます
　　Ｈ２Ｏ２＋２Ｈ＋→２Ｈ２Ｏ
（４）電気量を電子を補って一致させます
　　Ｈ２Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－→２Ｈ２Ｏ　
　　（酸性条件）

還元剤の場合、
（１）Ｈ２Ｏ２→Ｏ２
（３）Ｈ２Ｏ２→Ｏ２＋２Ｈ＋
（４）Ｈ２Ｏ２→Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ－
両辺に２ＯＨ－を加えると
（４’）Ｈ２Ｏ２＋２ＯＨ－→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋２ｅ－
　　　　（アルカリ性条件）　

※酸化数はこういう式と矛盾しないように各原子に数字を割り振ったものです。

回答No.9

IloveEmmy

先の回答でもすでに出ていますが、高校レベルの酸化還元反応では「何が何になるか」を押さえておけばよいのですね。ただし、その時の条件も同時に押さえておくようにしましょう。

たとえば、MnO4-は塩基性下でも酸化剤として働くが反応式は変わる、など。ご自分で式を組み立ててみればいかがでしょう？ヒントとしてMnO4-→MnO2（酸化数+7→+2）電荷の調整はOH-で行いましょう。

蛇足ではありますが、硝酸の反応式において濃度によって生成物がかわることを説明します。硝酸が酸化剤としてはたらくとNOとNO2がどちらも発生するのですが、この時に、溶液が薄いと水に可溶のNO2が溶液に溶け込み主としてNOが発生しているようにみえます。また、溶液が濃いとNOが硝酸によってさらに酸化されNO2となり主としてNO2が発生しているようにみえます。

回答No.8

Tacosan

基本的には, 「何がどの状態でどうなるか」がわかればその場で導けます. また, 「その場で導ける」ようにしておけばどんな場合でもいけるので困らずにすみます... が, 結局「何がどうなるか」を覚えてないと作れないのは同じ. ということで, しばらくやるとよくあるものは覚えちゃいます. よく出るのは
・MnO4^- → Mn^2+: (硫酸) 酸性
・Cr2O7^2- → Cr^3+: これも酸性下?
・SO4^2- → SO2
・NO3^- → NO: 希硝酸
・NO3^- → NO2: 濃硝酸
くらいかな. 硝酸は濃度によってどっちになるか変わるので注意.
以下はおまけ:
Cr2O7^2- には 2個の Cr がありますが, どちらも +6 の酸化数を持ちます. これが右辺 2Cr^3+ では (どちらも) +3 になります.

お礼

うぉー！
ものすごくわかりました。

あれだけちんぷんかんぷんだった化学なのに。

ほんとうにありがとうございます。

本当にありがたいです。

補足

すみません、

Ｈ２Ｏ２を自分でやってみたら、
やっぱり、まだわかりません。
これで、酸化還元の、今のテキストの問題は、全部、終わるのですが。

えーっと、

左辺が　Ｈ２Ｏ２　　右辺が　　２　Ｈ２O

ということで、

テキストのとおり、過酸化水素の中の　Ｏ２は、特別に　－１で計算して、
左辺の水素は、＋２　で、

右辺の水素について考えると、
Ｏが、２マイナスだから、水素１個当たり、１＋で、
それが２個で、２プラス。

そうすると、　２＋　→　２＋で、０になってしまったのですが、

左辺の答えに
＋２ｅ－　と書いてありました。

０の方で考えてみると、
左辺が　１－　で、　右辺が、
マイナス２　かける　２個　で、マイナス４

酸素が、受け取った　電子が、２個で、

でも、これは酸化剤だから、プラスにならないといけなくて？？？？

酸化剤は、電子を与えるものですよね？

電子を与えているはずなのは、
左辺の中では　Ｏ２ですよね？

マイナス１の　Ｏ２が　２個あって、それで、　マイナス２　それが、
右辺に行って、　誰かに電子を２個与えて、２Ｈ２Oになったのだから、

えーと、マイナス２のＯが２個で、マイナス４で、
どこかで、電子を２個うけとったのでしょうか？

そうすると、とにかく、受け取ったらしい　電子２個を　左辺に書いて、
＋２ｅ　　というようなことなのかなぁと、思いました。

まだ、こんがらがっていますが、
理解を深めて、他も、ちゃんと理解したいので、
知りたいでうす。

かなり勘違いしていると思いますが、
どうかんがえればいいのでしょうか。
（まだ、理解が浅くて、せっかく教わったのに、すみません。でも、勉強を進める中で、必ず、教えていただいたことが、全部、活きてくると思います。）

もしよろしければ、教えていただけますと、とても嬉しいです。

回答No.7

owata-www

詳しい解説は＃６さんがすでにしていますが、

＞右辺の　２Ｃｒ　（３－）
→右辺の　２Ｃｒ　（３＋）ですね

＞まず、与えられた題から、左辺の　Ｃｒ２　の酸化数を計算してみると、＋６なので、
左辺の酸化数を計算して、
左辺に、ちょうど釣り合う　ｅ－　の数を書きたいと思いました。

そこで、右辺の酸化数を知りたかったのですが、
Ｃｒだから　＋２で、３個あるから　＋６　マイナスイオンで　そこから電子が３個多いわけだから、６－３＝３　か　、そうすると、　＋３　ということで、　差が　０だから、
左辺に、　０個のｅを加えればいいな　　と思い

がちょっと何を仰っているのかわかりませんが、
もしかして左辺には+6の電荷を持つCrが２個ではなく１個と考えているのでしょうか？

補足

ありがとうございます。

＞「＋６の電荷をもつ」　ことがわかりません。

Ｃｒ　１個だと　いくつの電荷をもつのですか？

Ｃｒ　（３プラス）が、＋６の電荷をもっているということでしょうか。

それが、２個で、プラス６の電荷という意味ですか？

と、すると、もともと　Ｃｒ　は、何個の電荷をもっているのでしょうか？

まだ、初めてのテキストを始めて、数日なので、ちんぷんかんぷんで、質問がどう聞いていいのかわかりませんが、できたら教えてください。

よろしくお願いいたします。

回答No.6

Tacosan

右辺を考えるときに
「Ｃｒだから　＋２で、３個あるから　＋６　マイナスイオンで　そこから電子が３個多いわけだから、６－３＝３　か　、そうすると、　＋３　ということで、　差が　０だから、左辺に、　０個のｅを加えればいいな　　と思い、」
とした理由がよくわかりません. 「Cr だから +2」の根拠は? 「3個」ってどういうこと?
この手の問題は, 大体
１．両辺の各原子の酸化数の変化をみる
２．酸化数の変化から必要な電子数を求める
３．酸性なら H^+, アルカリ性なら OH^- を加えて両辺の電荷をそろえる
４．(必要なら) 物質の収支をとる
という手順で解くことができます. 二クロム酸でやるとこんな感じ:
左辺 Cr2O7^2- から, この Cr の酸化数が +6 であることが分かります.
一方右辺の Cr は Cr^3+ となっている (はずですよね? 「２Ｃｒ　（３－）」じゃないですよね?) ので, こっちの酸化数は +3 です. ということは「Cr が 3個の電子を受け取らなければならない」ことを意味します. とりあえず
Cr2O7^2- → 2Cr^3+
を考えると Cr は 2個ありますから都合 6個の電子を (2個の Cr に)渡す必要があります. この時点で
Cr2O7^2- + 6e^- → 2Cr^3+
となります. 質問文中にはありませんが (硫酸) 酸性のはずなので, 溶液中には水素イオンがいっぱいあります. そこで, 両辺の電荷を水素イオンでそろえると (左辺は合計で -8, 右辺は +6 となるので 14個の水素イオンが必要になって)
Cr2O7^2- + 6e^- + 14H^+ → 2Cr^3+
です. ここまでで電荷はそろったので後は物質の収支ですが, じっと見ると「右辺に 7H2O を加えれば水素と酸素の両方がぴったりそろう」ことが分かります. 最終的に
Cr2O7^2- + 6e^- + 14H^+ → 2Cr^3+ + 7H2O
となります.
たぶん, MnO4^7- → Mn^2+ (硫酸酸性中) で試すと分かる.
SO4^2- → SO2 とか NO3^- → NO (あるいは NO2) はちょっと発展課題になるかな?

お礼

あっ、なるほど、１０回くらい読んで、ようやくわかりました。

すごいありがとうございます。

嬉しいです。

すごい詳しい答えをありがとうございます。

まだ、化学をはじめて１週間くらいなので、すごく理解が遅かったですが、
でも、具体的に書いていただいて、すごく良くわかりました。

えと、そうすると、
たとえば、　ＭｎＯ４まいなすが、　Ｍｎ　２＋になるとか、
ＨＮＯ３　が　ＮＯ２になるとか、
Ｈ２ＳＯ４が、ＳＯ２になるとかだけ覚えておけば、
ｅの数とか、Ｈ２Ｏの数とかは、覚えておかなくても、
その場で導けばよろしいのでしょうか。

今、やってみたら、過マンガン酸イオンも、硝酸も、全部、ちゃんと出来ました。
本当にありがとうございます。

補足

酸化還元のところ、テキストを全部やってみたら、できました。

すごく詳しく教えていただいたおかげです。

ありがとうございました。

回答No.5

owata-www

過マンガン酸カリウムの構造は他の回答者の方の回答を参考にしてください

＞左辺の　　Ｃｒ　は　　２Ｘ　＋　（－１４）＝　－２　で　Ｘ＝６ですよね？
そうです

＞そうすると、右辺の　２Ｃｒ　３プラス　は　プラス１２でないと、　左辺に　６ｅ　をつけられませんが、
どうやったら、右辺　は　プラス１２になりますでしょうか。

これが？です

左辺＝(-2)+6*(-1)+14*(+1)＝+6
右辺＝2*(+3)＝+6
でつりあってますね

２クロム酸カリウムの硫酸酸性条件下と考えると
K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6e^- → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O + 3SO4^2-
となりますね

補足

ありがとうございます。

勉強中なので、取り急ぎ、まずはお礼を。

あと、
　？　　のところなのですが、

係数が全部入っていない状態で、
全部に係数をつける問題の質問です。

まず、左辺に　Ｃｒ２Ｏ７　２－　　と、右辺の　２Ｃｒ　（３－）　しか書いてありませんでした。

テキストに書いてある手順しか、わからないので、
ほかの反応式は、すべて、それで、係数をつけられたのですが、

ＣｒＯ７　だけ、係数がつけられません。

まず、与えられた題から、左辺の　Ｃｒ２　の酸化数を計算してみると、＋６なので、
左辺の酸化数を計算して、
左辺に、ちょうど釣り合う　ｅ－　の数を書きたいと思いました。

そこで、右辺の酸化数を知りたかったのですが、
Ｃｒだから　＋２で、３個あるから　＋６　マイナスイオンで　そこから電子が３個多いわけだから、６－３＝３　か　、そうすると、　＋３　ということで、　差が　０だから、
左辺に、　０個のｅを加えればいいな　　と思い、

あとは、Ｈ２Ｏで、Ｏとのバランスを考えて、数を整えようと思いました。

そうすると、
Ｃｒ２Ｏ７　マイナス２　→　２Ｃｒ　プラス３　＋７Ｈ２Ｏ　になってしまいました。

右辺の数が間違っていると思います。

今日初めて参加の所を勉強したので。

教えていただけますと幸いです。

よろしくお願いいたします。

先に教えてくだった４つの回答のかた、たいへんありがとうございます。

すごく役に立って、化学にすごく、興味がわきます。

英語、数学、物理の勉強がまだあるので、
あとで、じっくり理解して、覚えて、それから、お礼を書きたいと存じます。

本当にありがとうございました。

心より、感謝です。

回答No.4

Tacosan

「手が何本あるのか」というのはあまり適切な表現ではないので, 「原子価」あるいは「酸化数」という表現を使う方がよいと思います.
そっちでいくと, MnO4^- の Mn は +7価です. 構造は #2 のとおりで四面体 (メタンと同じような感じ).
なお, 高校の範囲を超えるような気もしますが
MnO4^- + 5e^- + 8H^+ → Mn^2+ + 4H2O
の反応は酸性じゃないと起こりません. だから「硫酸酸性」って書いてある.
ところで, 「酸素が 4つつく」かたちで「正方形」って想像しにくいんですがどんなもんでしょうか＞#3.

お礼

なるほど、そうなんですね。

テキストに書いてあることの意味がわかりました。

あと、さらに勉強してから、もう一回読んでみます。

さらに、詳しくわかりそうです。

「酸性」のこと、すごくありがとうございます。

回答No.3

noname#160321

過マンガン酸イオンの構造は[Ｍn^7+(－Ｏ^2-)4^]^1-
二クロム酸はクロム酸Ｈ2ＣrＯ4の無水物で、構造はクロム酸イオンが[Ｃr^6+(－Ｏ^2-)4]^2-、二クロム酸イオンは[Ｃr^6+(－Ｏ^2-)3－Ｏ－Ｃr^6+(－Ｏ^2-)3]^2-になります。
酸素が遷移金属に配位結合していると考えて下さい。
過マンガン酸イオンもクロム酸イオンも正四面体構造で物理的には非常に安定です。化学的には活性ですが。

お礼

さらに詳しくわかりました。

化学を始めたばかりですが、

すごく良く理解できるところができて、

楽しくなりました。

ありがとうございます。

回答No.2

IloveEmmy

Mnは遷移元素ですので典型元素のような考え方はできません。このことをふまえて、Mnに典型元素でいう「結合の手」を当てはめてみます。
周期表をご覧になればわかるように、MnはArの安定な電子配置から電子が7つ増えたものと見なせます。この7つの電子がMnO4-の形成にかかわっています。先に述べたようにMnは遷移元素なので「結合の手」という考え方をあてはめること自体無理があるのですが、構造式を書くとすれば次のようになると思われます。
　　Ｏ
　　||
Ｏ＝MnーＯ^-
　　||
　　Ｏ
「MnはArの安定な電子配置から電子が7つ増えたもの」、こう考えるとMnの最高酸化数が+7であることも自然とわかるかと思います。

つぎにCrについてですが、質問の意図があまり伝わってこないのですが...。ごめんなさい。
Crの酸化数は+6→+3で、確かに酸化剤としてはたらいてますね。

お礼

まだ化学をはじめて１週間ですが、ものすごくよくわかりました。

ここについては、もう完璧に頭に入りました。

すごく感謝です。

補足

マイナス１であることの意味までわかりました。

本当にありがとうございました。