• ベストアンサー

半反応式について

こんにちは。 高2のflankです。 今、酸化還元の辺りを勉強しています。 そこで、 オゾンは中性、アルカリ性の中では O3+H2O+2e^-→2OH^-+O2 という反応をすると習ったのですが、 O3とO2は両方単体なので酸化数は0ですよね?? そうすると酸化還元反応をしていないように思えるのですが、 酸化還元反応をしているのでしょうか?? また、 O3→O2 という式からどうやって上の式を導いたのでしょうか。

  • flank
  • お礼率4% (18/385)
  • 化学
  • 回答数1
  • ありがとう数0

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
noname#62864
noname#62864
回答No.1

O3はOが3個、O2はOが2個、差し引き1個が酸化剤として作用します。0価の酸素が-2価の酸素になりますね。それが2e^-に相当するというわけです。

flank
質問者

補足

酸素は化合物の中ではー2価でも、 単体では0価だと習ったのですが・・・?

関連するQ&A

  • 高校化学・過マンガン酸イオンの半反応式について

    こんにちは。 高校化学の酸化還元反応の単元についての質問です。 水溶液が中性・塩基性の時の酸化剤の半反応式の作り方を調べていると、次のものが見つかりました。 Webページ「化学の オゾンの半反応式 について質問です、 教科書には O3→O2+H2O ... - Yahoo!知恵袋」 - http://goo.gl/pQsSs6  このWebページには、「半反応式は酸性条件での書き方だけをマスターし、中塩基性の場合は水素イオンが水になるよう水酸化物イオンをうまく足してあげればよい」(上記サイトよりそのまま引用)と書かれていました。 この考え方で、次の二つの酸化剤の中性・塩基性の時の半反応式を考えて見ました。 ●A 過酸化水素 酸性時:H₂O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ → 2H₂O … (1) この両辺に2OH⁻を加えて、 H₂O₂ + 2H⁺ + 2OH⁻ + 2e⁻ → 2H₂O + 2OH⁻ H₂O₂ + 2H₂O + 2e⁻ → 2H₂O + 2OH⁻ 両辺から2H₂Oを除いて、 H₂O₂ + 2e⁻ → 2OH⁻ となりました。 中性・塩基性時:H₂O₂ + 2e⁻ → 2OH⁻ … (2) [A終了] ●B 過酸化マンガン酸カリウムの過マンガン酸イオン 酸性時:MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O … (3) この両辺に8OH⁻を加えて、 MnO₄⁻ + 8H⁺ + 8OH⁻ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O + 8OH⁻ MnO₄⁻ + 8H₂O + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O + 8OH⁻ 両辺から4H₂Oを除いて、 MnO₄⁻ + 4H₂O + 5e⁻ → Mn²⁺ + 8OH⁻ となりました。 中性・塩基性時:MnO₄⁻ + 4H₂O + 5e⁻ → Mn²⁺ + 8OH⁻ … (4) [B終了] ですが、実際の過マンガン酸カリウムの中性・塩基性の時の半反応式は、 MnO₄⁻ + 2H₂O + 3e⁻ → MnO₂ + 4OH⁻ … (5) であり、(4)と(5)が異なりました。過酸化水素については、(2)で正しいようです。 そこで、調べてみると、 Webページ「酸化還元」 - http://goo.gl/0zCcym このWebページには、「液性が酸性の条件では、MnO₄⁻は強い酸化力を発揮して反応後はMn²⁺となりますが、液性が中性~塩基性の条件では、MnO₄⁻は十分な酸化力を発揮できずに反応はMnO₂で止まってしまいます」(上記サイトよりそのまま引用)と書かれており、そもそも生成物が異なってしまうということから、(5)ではいけないということまで理解できました。 ここで、質問させて頂きます。 (5)は、(4)をどうにかすれば求められるのでしょうか。それとも、(過酸化水素のように、液性によって、酸化力が異ならず(?もしくは、わずかに異なり?)、生成物に変化がない酸化剤に対して、)過マンガン酸のように、液性によって、酸化力が異なり、生成物に変化がある酸化剤については、それぞれの液性の場合の生成物を覚えておく必要があるということでしょうか。前者の場合、求める方法やその詳しい解説も、後者の場合、液性により酸化力が異なるために注意が必要な物質を(できる限り多く)教えていただきたいと思います。よろしくおねがいします。 ※ 前者の(ような)場合を自分で考えてみたのですが、(3)の式について、その右辺のうち「Mn²⁺ + 2H₂O」が、酸化マンガン(IV)の半反応式である「MnO₂ + 4H⁺ 2e⁻ → Mn²⁺ + 2H₂O」の(矢印が)逆の反応を(仮に)起こした場合、最後に、両辺に4OH⁻を加え、両辺から2H₂Oを除くと、(5)に等しくなることに気づいたのですが、関係あるでしょうか。 質問が長くなってしまい、すみません。

  • オゾンの半反応式の作り方

    酸化剤オゾンO3の半反応式の作り方で困っています。 資料集に書いてある半反応式の作り方では 1.酸化剤を左辺に、その反応生成物を右辺に書く。 2.酸化剤の酸化数の変化を調べ、電子e-を左辺に加える。 3.両辺の電化をそろえるために水素イオンH+を加えて合わせる。 4.両辺のH,Oの数をそろえるために、右辺に水H2Oを加える。 となっていて、その通りに作ると O3 + 2e- → O2 + O2- ……1式 でいいのかなと思うんですが、正しくは O3 + 2H+ + 2e- → O2 + H2O なんですよね。 1式の時点で両辺の電荷がそろっているので、H+を加える必要はないと思ったのですが、どうして加えなければならないのでしょうか。 ひょっとして、オゾンの反応生成物として書かなければならないのは、O2-ではなくH2Oなのでしょうか。

  • 2つの反応式の違いを教えてください

    例えばフェ-リング反応におけるフェ-リング液の還元は (1)2Cu2+ + H2O + 2e- →  Cu2O + 2H+ と書けると思うのですが、 (2)2Cu2+ + 2OH- + 2e- →  Cu2O + H2O と何か違うのでしょうか? 酸化還元でよくこういった2種類の反応式を見かけます。 (1)⇔(2)の書き換えはわかるのですが・・・。 液性の違いか何かで使い分けるのでしょうか? よろしくお願いします。

  • 水の電気分解に関する半反応式の作り方

     水の電気分解の、特に酸素が発生する方の反応について、 【酸性・中性の場合】 2H2O → 4H+ + O2 + 4e- 【アルカリ性の場合】 4OH- → 2H2O + O2 + 4e- の、二通りの半反応式の模範的な作り方を、教えて頂けませんでしょうか。一応、自分が高校で習った方法で、作れることは作れるのですが、途中で 2OH- → O2 + 2H+ + 4e- という、奇妙な式ができ、これの両辺に、 2H+ + 2OH- → 2H2O または H2O → 2H+ + 2OH- を足して作ることしかできません。  高校の化学の先生が、少し変わり者の先生でしたので、変な方法を覚えてしまったのかもしれません。本屋さんで今売られている参考書をいくつか見てみましたが、 水(または水酸化物イオン) → 酸素 について、半反応式の作り方が書かれているものはありませんでした。  どなたかご存じの方、よろしくお願い致します。

  • オゾンの酸化作用の反応式で黒板に O3+2H[+]

    オゾンの酸化作用の反応式で黒板に O3+2H[+]+2e[-]→O2+H2O(1) H2O→2H[+]+2OH[-](2) (1) +(2)=O3+H2O+2e[-]→O2+2OH[-] と書かれていたのですが、調べてみるとこのような足しかたはどこにも載っておらず、合っているのか分からなくなってきました。 もし合っているのであれば、どうしてこのようにH2Oをいきなり足しているのか教えてください。また違っているのであれば、他の覚える方法を教えていただけると有り難いです。お願い致します。

  • 半反応式に関する質問(何を表しているかなど)

    酸化還元反応の分野を勉強していますが、半反応式についてよくわからないので、いくつか質問させていただきます。 1.半反応式が表すこと 水溶液中での電離を表している式、とも考えたのですが、 H2S→S(2-)+2H(+)ではなく、H2S→S+2H(+)+2e(-)と書いてあることや、 酸化還元反応の例に出てくる、銅を燃やして酸化銅になる反応に水溶液が出てこないことから、そうではないと思いました。 この式は一体何を表しているのでしょうか? 2.半反応式が2つある理由は? 参考書に載っている、過マンガン酸カリウムや過酸化水素の半反応式では(酸性)(中・アルカリ性)の2種類がありますが、どうしてこのように違った式が出てくるのでしょうか? 硝酸も、濃硝酸と希硝酸で違う式で表される理由がわかりません。 3.酸化剤にも還元剤にもなるもの これも参考書の表を見て疑問に思いました。 過酸化水素、二酸化硫黄は酸化剤にも還元剤にもなっていますが、ナトリウムなどは、 Na→Na(+)+e(-)だけで、Na(+)+e(-)→Naにはなっていません。 このように、どちらにもなるもの、どちらかにしかなれないものは何が違うのでしょうか? 4.覚えなくても済む方法は 右辺は全部単体になる、などでしたら覚えやすいのですが、O3がO2になったり、MnO4(-)がMn(2+)になったりなど、陰イオンになったり陽イオンになったりバラバラで、とても覚えにくいです。 何か理屈がわかれば少しは覚えやすくなるのでは、と思うのですが、やはり丸暗記するしかないのでしょうか? 長々と申し訳ありません。 どれか1つでも答えていただけると嬉しいです。 よろしくお願いします。

  • 反応式を書き間違えることが・・・

    ○次の反応を化学反応式で書け カルシウムは常温の水と反応して水素を発生する。 自分で作ったときは Ca + H2O → CaO + H2 と書いてしまい・・・ 正しくは水酸化カルシウムと水素が生成されるみたいでした。 生成物としてなぜ水酸化カルシウムができるのか、とどのように判断すればいいのかが分かりません。上のように酸化カルシウム(II)も見かけ上、質量保存の法則にも当てはまってるきがするので違和感がありませんでした。 回答お願いします。 ☆これは酸化還元反応なのでしょうか?だとしたら、 Ca → Ca2+ + 2e- 2H2O + 2e- →2OH- H2 こう考えればよさそうですが・・・ 水が酸化剤として働くというイオン反応式は見たことないのでわかりませんが・・・ H2O +2e- → O2- + H2 はおかしいのでしょうか?

  • 金属+水の化学反応式の作り方についての質問です。

    金属+水の化学反応式の作り方についての質問です。 化学が苦手な受験生です。 金属の部分が単体なのでこの反応は酸化還元反応ですよね? だから「亜鉛+水」、「鉄+水」の反応式を以下のように作ってみたのですが、正解の 「Zn + H2O → ZnO + H2」 「3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2」 になりません。 Zn → Zn2+ + 2e- 2H+ + 2e- → H2 の2式を足して、 Zn + 2H+ → Zn2+ + H2 となります。 答えの式を見ると両辺にO2-を加えるとなりますが、加える理由がわかりません。 同様に、 Fe2+ → Fe3+ + e- 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- この2つの半反応式からe-を消去すると、 2Fe2+ + 2H2O → 2Fe3+ + H2 + 2OH- となってこっちの方は答えの方と全然似付かない式になってしまいます。

  • 酸化還元反応について

    こんにちは。 高2のflankです。 今酸化還元反応を勉強しています。 そこで「半反応式」というのが出てきたのですが、 これは「イオン反応式」とどう違うのでしょうか?? また、そこで MnO^4-は 酸性の時、MnO^4-→Mn^2+ という反応を、 中性・アルカリ性の時、 MnO^4-→MnO^2 という反応をすると 習いました。 MnO^4-が酸性や中性、アルカリ性と変化するということでしょうか? 硫酸だったら酸性のように、 物質は何性か決まっているのではないのでしょうか。 返信よろしくお願いします。

  • 過酸化水素の半反応式で

    酸化還元反応における過酸化水素の反応式において、水素は酸化されるのか、還元されるのかの判断に困っています。 お詳しい方のお知恵を拝借できれば幸いです。 単なる水素分子が電子を放出するときは H2 → 2H+ + 2e- となり、電子を放出しているわけですから水素原子は酸化されていることはわかります。 これが過酸化水素になると、 H2O2 → O2 + 2H+ + 2e- という反応式になるので、水素原子は上と同様に酸化されているように思えるのですが、もともと化合していた酸素と乖離することにもなるので、還元されたようにも思えます。 この過酸化水素の場合、水素原子は酸化されたことになるのでしょうか、還元されたことになるのでしょうか? 反応物として己自身しか反応に寄与していないので、酸化「される」、還元「される」という表現が適切かどうかわかりませんが・・・。