平成27年度 I-4-2

解説

この問題で問われていること

5つの物質の下線を付けた原子(N、Cr、Mn、N、S)の酸化数を求め、最大のものを選ぶ問題。

解き方

① H=+1、O=−2、酸化数の合計=全体の電荷(分子は0、MnO₄⁻は−1、Cr₂O₇²⁻は−2)
② HNO₃のN: +5、Cr₂O₇²⁻のCr: +6、MnO₄⁻のMn: +7、NO₂のN: +4、H₂SO₄のS: +6
③ 最大はMnの+7(③)

正解が正しい理由

酸化数を求める。酸素は−2、水素は+1として、化合物全体の電荷から計算する。①HNO₃:(+1)+N+3×(−2)=0より、N=+5。②Cr₂O₇²⁻:2Cr+7×(−2)=−2より、Cr=+6。③MnO₄⁻:Mn+4×(−2)=−1より、Mn=+7。④NO₂:N+2×(−2)=0より、N=+4。⑤H₂SO₄:2×(+1)+S+4×(−2)=0より、S=+6。最大はMnの+7で、③が正しい。

この問題で必要な基礎

■ 化学式の読み方
・右下の小さい数字(HNO₃の「3」、Cr₂O₇の「2」「7」など)は、その原子の個数です。酸化数を合計するときは、この個数を掛けます(例: O₇なら(−2)×7=−14)。
・右上の記号(MnO₄⁻の「−」、Cr₂O₇²⁻の「2−」)は、そのイオン全体の電荷です。MnO₄⁻は全体で−1、Cr₂O₇²⁻は全体で−2なので、酸化数の合計がそれぞれ−1、−2になるように計算します。何も付いていない物質(HNO₃など)は電荷0なので、合計を0にします。

各選択肢について

• ① HNO₃のNの酸化数は+5で、+7より小さい。
• ② Cr₂O₇²⁻のCrの酸化数は+6で、+7より小さい。
• ③ MnO₄⁻のMnの酸化数は+7で最大であり、これが正答。
• ④ NO₂のNの酸化数は+4で、最も小さい。
• ⑤ H₂SO₄のSの酸化数は+6で、+7より小さい。

覚えるべきポイント

酸化数は、単体は0、単原子イオンはその電荷、化合物中の酸素は−2(過酸化物を除く)、水素は+1(金属水素化物を除く)とし、化合物全体の電荷の和になるよう、未知の原子の酸化数を求める。Mnの最高酸化数は+7(過マンガン酸イオン)である。