化学 反応式の係数と価数について教えてください

質問

いつもお世話になっております。（大学受験生です）

　「アルミニウムと希塩酸と反応して水素発生」について、試験本番では
　「２Al→３H2」を考えれば十分な問題もあるのでしょうが、この意味について
質問させてください。
　問題集によると、「Alが３価でH2が２価なので・・・」とあり、確かに、トータルな
価数としてはイコールでしょうが、このような考え方ができるのはどのような理由
があるのでしょうか。反応式の係数とこの価数の関係には何かルールがあるの
でしょうか。
　例えば、「アルミニウムと水酸化ナトリウム水溶液と反応して水素発生」で、
　　２NaOH→３H2だけ考えた場合、NaOHは３価ということ？
など、抜き出す２つの物質にも条件があるのでしょうか。
　また、他にこのような考え方が適用できるものがあれば教えていただけないで
しょうか。
　お忙しいところ申し訳ございませんが、よろしくお願いします。

回答No.2

malaytrace · ベストアンサー

酸化還元反応なので、酸化される原子（アルミニウム）の酸化数変化×原子数＝還元される原子（水素）の酸化数変化×原子数　で考えれば良いです。

>問題集によると、「Alが３価でH2が２価なので・・・」

半反応式（酸化剤、還元剤の変化を表すイオン反応式）で電子を授受する数を「価数」と表現しているのでしょうが、一般的に用いられる用語の使い方ではありません。ただ、特に酸化還元滴定などで、この電子を授受する数を「価数」と捉えると、中和反応の計算式などがそのまま流用できますので、「価数の様なもの」と考えることはあります。ただ、そこまでくだけた説明をする問題集の解答はどうかな？と思いますね。酸化還元反応では相手の物質によって、反応が変わることも多くありますので、酸・塩基の価数ほど絶対的なものではありません。

>　例えば、「アルミニウムと水酸化ナトリウム水溶液と反応して水素発生」で、

酸化される原子はAl（酸化数0→+3）、還元される原子はH（酸化数+1→0）なので、原子数の比は1:3です。生じる塩がNa[Al(OH)4]またはNaAlO2（表記の違いで同じもの）なので、Na:Al=1:1。よって、やはりNa:H=1:3。2つのHをH2とすると、Na:H2=2:3になりますね。

お礼

malaytraceさん

　ご回答いただきありがとうございました。
　参考にさせていただきます。

回答No.3

ORUKA1951

酸化の価数ですね。
これは、あくまで仮想的なものですが、きちんと約束があります。
1)単体を作る元素はゼロとする。
2)単原子イオンの酸化数は電荷の数と等しいする。
3)化合物中の酸素は常に２価(-2)とする。
　過酸化物の酸素は －1
4)化合物中の水素原子の酸化数は +1 とする。
　金属水素化物の水素は －1 の酸化数を持つ。
5)電荷を持たない化合物は、それぞれの原子の酸化数の総和を 0とすむ。
　なお、多原子イオンは、構成原子の酸化数の総和はイオンの価数とする。

というルールで計算します。

なお典型元素は、おおむね族から類推できます。
Alは、13族で最外殻の電子を失うと3価になります。

Al→Al(OH)₃ ですから、±0→+3です。
このときNaは、変化していません。
２Ａl　＋　２ＮaＯＨ　＋　６Ｈ₂Ｏ →　２Ｎa[Ａl(ＯＨ)₄]　＋　３Ｈ₂

お礼

ORUKA1951さん

　ご回答いただきありがとうございました。
　参考にさせていただきます。

回答No.1

htms42

＞Alが３価でH2が２価なので・・・

何のことか意味が分かりません。

反応式は次のようになっています。
(ａ)Ａｌ　＋(ｂ)Ｈ^+　→　(ｃ)Ａｌ^3+　＋(ｄ)Ｈ２

原子の数を合わせることと電荷の合計を合わせることで係数が決まります。
反応の結果、何ができるかが分かっていなければ係数を決めることは出来ません。
原子数の関係からａ＝ｃ、ｂ＝２ｄ、電荷の関係からｂ＝３ｃであることが分かりますが「Ｈ２が２価」というようなことは出てきません。

ＮａＯＨとＡｌの場合はＡｌＯ２^-ができるとすれば次のようになります。
(　)Ａｌ＋(　)ＯＨ^-　＋(　)Ｈ２Ｏ　→　(　)ＡｌＯ２^-　＋(　)Ｈ２

もし[Ａｌ(ＯＨ)4]^-　ができるとするのであれば次のようになります。
(　)Ａｌ＋(　)ＯＨ^-　＋(　)Ｈ２Ｏ　→　(　)[Ａｌ(ＯＨ)4]^-　＋(　)Ｈ２

お礼

htms42さん

　ご回答いただきありがとうございました。
　参考にさせていただきます。