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酸化力・還元力の序列の判定

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化学の試験問題で、自発的に起こる反応あるいは自発的に起こらない反応を挙げて、反応に関わる物質間で酸化力・還元力の序列を問う問題があります。

問題:KBr水溶液にCl2を加えるとBr2が生じて黄褐色になる。

Cl2+2KBr→2KCl+Br2

①この反応で酸化剤、還元剤はなにか
②逆反応の酸化剤、還元剤はなにか
③、①②の酸化剤はどちらが酸化力が強いか。還元剤の還元力はどうか。

①は酸化剤がCl2、還元剤がBr。②は酸化剤がBr2、還元剤がCl
③がこの投稿のテーマですが、端的に言って、反応式が右に進む場合、酸化剤、還元剤とも左辺にある物質のほうが強い、ということが言えます。この問題では酸化力Cl2>Br2、還元力Br>Clです。

酸化力・還元力

このビジュアルで覚えてください。問題で与えられた反応を反応式にして、酸化剤・還元剤を見極め、反応が進む向きに、強→弱です。ハロゲンの単体分子の酸化力ぐらいだったら暗記しているかもしれませんが、さまざまな物質が出てくる場合は今回のやり方で判定してください。

おまけ、酸化力・還元力の判定に加えて、わたしが似ていると思うもの。塩と酸の反応の反応予想。

弱酸の塩+強い酸→強酸の塩+弱い酸

揮発性の酸の塩+不揮発性の酸→不揮発性の酸の塩+揮発性の酸(要加熱)

右向きの反応がおこり、左向きは普通おこりません(下は加熱した場合)。酸を塩基と置き換えても成り立ちます。

 

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『§3 v-t図の考え方』より

「物体の運動を考察する際、v-t図を使うと分かりやすい場合があります。v-t図の用い方は知っている人も多いかと思いますが、ひとつ喚起しておきたいことがあります。v-t図を作図せよ」、という設問があったら、それは、「これ以降の設問でv-t図を利用して解けば簡単に解けますよ」という誘導である場合が多い、ということです。物理の入試問題では、いかに出題者の誘導に乗るか、ということもポイントになってきますので、こういうこともしっかり押さえておきましょう。」

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『§4 「エネルギー保存の法則」「運動量保存の法則」の式をたてる際に注意すること』より

「運動量保存の法則は、「内力だけが働く系では、運動量の和が保存する」というものです。ここで運動量はベクトルですから分解することができます。すると、外力が働いていてもそれが一方向を向いていれば、それに垂直な方向は内力だけが働くことになりますから、その方向の運動量は保存します。したがって運動量保存を使うときは、まず働く力全てを内力と外力に区別し、外力が一方向を向いていないか調べることからはじめます。

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酸化還元半反応式を二通り持つ物質

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化学は暗記することがたくさんあります。暗記項目の分類は、ふつう、化学的な性質や法則が同様かどうかで分けてありますね。しかし、暗記の仕方が似ている、あるいは、暗記しにくさが似ている、という観点から分けてもいいのではないか、と私は常々感じています。

たとえば、沈殿で普通出来ると考えがちなものと異なるものだけを覚える。

普通、金属イオンの水溶液はOHとペアで金属水酸化物の沈殿を作る。Cu(OH)2やPb(OH)2などです。ところが銀イオンAg+はAgOHが不安定なためAgOHにはならずAg2Oの沈殿をつくります。

これと似ているとわたしが感じるのは、次のことです。金属イオンの水溶液に硫化水素H2Sを通じるとZnSやFeSの硫化物の沈殿をつくります。ところがAl3+では、硫化物のAl2S3は加水分解してAl(OH)3の沈殿になります。

そこで、両者は直には関係ないのですが、「AgOHじゃなくてAg2O」、「Al2S3じゃなくてAl(OH)3」、とまとめて覚えると覚えやすいのでは、と提案したいのです。どうでしょうか?

ほかにも挙げてみますね。酸化還元半反応式で、ひとつの物質が二通りの半反応式を持つものがあります。それをまとめて覚えましょう。

①液性で、半反応式が異なるもの

・MnO4
MnO4+2H2O+3e→MnO2+4OH(中性・塩基性)
MnO4+8H++5e-→Mn2++4H2O(酸性)
酸性ではH+がたくさんあるので、MnO4中のOをすべて奪うことができる、中性ではH+が少ないのでOをすべては奪えず二個残る、と私は覚えています。

・HNO3
HNO3+H++e→NO2+H2O(濃硝酸)
HNO3+3H++3e→NO+2H2O(希硝酸)
濃硝酸にはH2Oが少ないので、電離しているH+も少ない。だからH+はNO3からたくさんOを奪えない、と覚えます。

②酸化剤としても還元剤としてもはたらくもの

・H2O2
H2O2+2H++2e→2H2O(酸化剤)
H2O2→O2+2H++2e(還元剤)

過酸化水素の酸化数

・SO2
SO2+4H++4e→S+2H2O(酸化剤)
SO2+2H2O→SO42-+4H++2e(還元剤)

二酸化硫黄の酸化数

このほかに、鉛蓄電池を充電するときのPbSO4(Pb2+)、塩素Cl2を水に溶かしてHClとHClOにするときのCl2も酸化剤としても還元剤としてもはたらきますが、逆にこれは一緒に覚えないほうが良いような気がします。半反応式が二つある物質は4種だと覚えればよいでしょう。

記憶は、記憶と記憶をひっかけるフックがたくさんあるほうが良く覚えられますし、思い出しやすくもなります。教科書にある分類だけではなく、自分で、こういうふうに覚えよう、と法則をこしらえて、フックをつくって覚えましょう。

今回は酸化還元反応の半反応式がでてきましたが、その立て方・覚え方はやりませんでした。またの機会(酸化還元半反応式の作り方)にやりたいと思います。

 

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『§3 v-t図の考え方』より

「物体の運動を考察する際、v-t図を使うと分かりやすい場合があります。v-t図の用い方は知っている人も多いかと思いますが、ひとつ喚起しておきたいことがあります。v-t図を作図せよ」、という設問があったら、それは、「これ以降の設問でv-t図を利用して解けば簡単に解けますよ」という誘導である場合が多い、ということです。物理の入試問題では、いかに出題者の誘導に乗るか、ということもポイントになってきますので、こういうこともしっかり押さえておきましょう。」

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『§4 「エネルギー保存の法則」「運動量保存の法則」の式をたてる際に注意すること』より

「運動量保存の法則は、「内力だけが働く系では、運動量の和が保存する」というものです。ここで運動量はベクトルですから分解することができます。すると、外力が働いていてもそれが一方向を向いていれば、それに垂直な方向は内力だけが働くことになりますから、その方向の運動量は保存します。したがって運動量保存を使うときは、まず働く力全てを内力と外力に区別し、外力が一方向を向いていないか調べることからはじめます。

教科書に載っている法則をただ覚えているだけではダメです。問題を解くとき具体的にどう使うのかまで理解していなくてはいけません。法則の正しい用い方を明確に説明しました。

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