令和4年度 I-4-2

解説

この問題で問われていること

H2S中のS、単体Mn、MnO4⁻中のMn、NH3中のN、HNO3中のNという5つの原子について、それぞれの酸化数を計算し、最小(最も負の値が大きい)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。単体は0
② H₂SのS: 2+S=0→−2、Mn(単体)0、MnO₄⁻のMn: +7、NH₃のN: N+3=0→−3、HNO₃のN: +5
③ 最小はNH₃のN(④)

正解が正しい理由

各原子の酸化数を計算すると、①H2SのSは、Hの酸化数+1×2=+2と分子全体の酸化数0からS=-2、②単体のMnは酸化数0、③MnO4⁻のMnは、Oの酸化数-2×4=-8とイオン全体の電荷-1からMn=+7、④NH3のNは、Hの酸化数+1×3=+3と分子全体の酸化数0からN=-3、⑤HNO3のNは、Hの+1とOの-2×3=-6と分子全体の酸化数0からN=+5となる。これらの中で最小の値はNH3のN=-3であるため、④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(H₂Sの「2」、NH₃の「3」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。
・右上の記号(MnO₄⁻の「−」)は、そのイオン全体の電荷です。MnO₄⁻は全体で−1なので、酸化数の合計が−1になるように計算します。
・Mnのように1種類の元素だけでできた物質(単体)の酸化数は0です。

各選択肢について

• ① H2SのSの酸化数は-2であり、NH3のN(-3)より大きい(負として小さい)ため、最小ではない。
• ② 単体のMnの酸化数は0であり、他の選択肢の値と比べて最小ではない。
• ③ MnO4⁻のMnの酸化数は+7であり、5つの中で最大の値であるため、最小ではない。
• ④ NH3のNの酸化数は-3であり、H2SのS(-2)よりも小さい(より負に大きい)ため、5つの中で最小であり、これが正答。
• ⑤ HNO3のNの酸化数は+5であり、正の値であるため最小ではない。

覚えるべきポイント

酸化数の計算では、化合物・イオン全体の酸化数の合計が(分子なら0、イオンならその電荷)になるという規則を使い、水素は通常+1、酸素は通常-2として、残りの原子の酸化数を逆算する。単体の原子の酸化数は常に0である点も基本として押さえておく。