令和3年度 I-4-2

解説

この問題で問われていること

5つの化学反応のうち、酸化数の変化を伴わない(酸化還元反応でない)ものを選ぶ問題。

解き方

① 酸化還元反応=どこかの原子の酸化数が変わる反応。単体(Na、H₂、N₂、O₂、Cl₂)が反応式に出てくれば、その原子の酸化数は0から変わるので酸化還元
② ①②③⑤には単体がある。④は陽イオンと陰イオンの組合せが入れ替わるだけで、酸化数は変わらない
③ ④

正解が正しい理由

2NaCl+CaCO3→Na2CO3+CaCl2の反応では、Na(+1)、Cl(-1)、Ca(+2)、C(+4)、O(-2)のいずれの原子についても反応の前後で酸化数の変化がなく、単にイオンの組合せが入れ替わる複分解反応である。したがって④が正しい(酸化還元反応でないもの)。

各選択肢について

• ① 2Na+2H2O→2NaOH+H2では、Naが0から+1に酸化され、水素の一部が+1から0に還元されており、酸化還元反応である。
• ② NaClO+2HCl→NaCl+H2O+Cl2では、NaClO中のCl(+1)とHCl中のCl(-1)がいずれもCl2(0)に変化しており、酸化数が変化する酸化還元反応(不均化・共鳴的な酸化還元)である。
• ③ 3H2+N2→2NH3では、水素が0から+1に酸化され、窒素が0から-3に還元されており、酸化還元反応である。
• ④ 2NaCl+CaCO3→Na2CO3+CaCl2は、すべての原子の酸化数が反応の前後で変化しない複分解反応であり、酸化還元反応ではないため、これが正答。
• ⑤ NH3+2O2→HNO3+H2Oでは、窒素が-3から+5に酸化され、酸素が0から-2に還元されており、酸化還元反応である。

覚えるべきポイント

酸化還元反応かどうかを判定するには、反応に関わる各原子の酸化数が反応の前後で変化しているかを確認する。イオンの組合せが入れ替わるだけの複分解反応(沈殿生成反応など)では、通常どの原子の酸化数も変化しないため酸化還元反応にはならない。