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理科 2年

化学かがく変化へんか (酸化さんか還元かんげん分解ぶんかい化合かごう質量しつりょう保存ほぞん法則ほうそく)

最終確認日:

このしょうまなぶこと

Ch2 で 物質ぶっしつ = 原子げんし組み合わせくみあわせ という見方みかたまなびました。 このしょうでは、 その原子げんし組み合わせくみあわせわるげんしょう = 化学変化かがくへんか を、 化学反応式かがくはんのうしきというかたちあらわ方法ほうほうまなびます。

  • 化学かがく変化へんか4 つのほんパターン (分解ぶんかい化合かごう酸化さんか還元かんげん) をべつできる
  • 化学反応式かがくはんのうしきける。 へんへん原子げんしかずわせられる
  • 質量保存の法則しつりょうほぞんのほうそく定比例の法則ていひれいのほうそくえ、 計算けいさん使つかえる
  • だいひょうてきはんのう (てつ + おう酸化さんかどう + 炭素たんそみずでんぶんかいたんさん水素すいそナトリウムのぶんかい) のしきえる
  • じっけんけっから なんなにはんのうしてなにができたかせつめいできる

ポイント: 化学かがく反応はんのうしきのルールは 「へん (反応はんのうぜん) とへん (反応はんのう) で、 かく元素げんそ原子げんしかずをそろえる」。 これが 「質量保存の法則しつりょうほぞんのほうそく」 をしきあらわした姿すがたです。

1. 化学かがく変化へんかの 4 つのほんパターン

化学かがく変化へんかは、 「原子げんしわさりかたがどうわるか」 で 4 しゅるいぶんるいできます。

4 つのパターン

パターンないようれい
分解ぶんかい1 しゅるい物質ぶっしつ2 つ以上いじょう物質ぶっしつかれるみず水素すいそ + 酸素さんそたんさん水素すいそナトリウム → たんさんナトリウム + さんたん + みず
化合かごう2 つ以上いじょう物質ぶっしつむすびついて 1 つの物質ぶっしつになるてつ + おう硫化鉄りゅうかてつ水素すいそ + 酸素さんそみず
酸化さんか物質ぶっしつ酸素さんそむすびつくてつ + 酸素さんそ酸化さんかてつ、 ろうそくがえる
還元かんげん物質ぶっしつから 酸素さんそられる酸化さんかどう + 炭素たんそどう + さんたん

4 パターンのかんけい

観点かんてんかんけい
化合かごう特別とくべつケース酸素さんそ化合かごうする = 酸化さんか
分解ぶんかい特別とくべつケース酸素さんそる = 還元かんげん
同時どうじこる酸化さんか還元かんげんどうこる (れい: どう酸化さんかされててつ還元かんげんされる)

ねんしょうさん

燃焼ねんしょう」 は はげしい酸化さんか のこと。 ねつひかりします。

ゆっくりすす酸化さんかはげしくすす酸化さんか (燃焼ねんしょう)
てつがさびるかみえる
ヒトのきゅう (体内たいないとう酸化さんか)ガスバーナーの
カイロ (てつさん)ろうそく・せんこう

大事だいじ:えているかどううか」 はげんしょうかたちがい。 化学かがくてきには 両方りょうほうともさん。 さびは「ゆっくりしたねんしょう」 とえます。

2. 化学かがく反応はんのうしきかた

化学反応式かがくはんのうしきは、 化学かがく変化へんか化学かがくしきじるし (→) であらわしたもの です。

かたの 5 ステップ

ステップやることれい (てつ + おう)
言葉ことばしきてつ + おう硫化鉄りゅうかてつ
化学かがくしきえるFe + S → FeS
へんへん原子げんしかずかぞえるひだり: Fe 1, S 1 / みぎ: Fe 1, S 1
すうわないときはけいすう調整ちょうせいこのれいではすで
かんせいFe + S → FeS

かずわないケース (すいごうせい)

ステップないよう
言葉ことばしき水素すいそ + 酸素さんそみず
化学かがくしきH₂ + O₂ → H₂O
かずかぞえるひだり: H 2, O 2 / みぎ: H 2, O 1 ← 酸素さんそわない
係数けいすう調整ちょうせい右辺うへんの H₂O を 2 ばいに → 2H₂O。 と同時どうじ左辺さへんの H も 2 ばい必要ひつよう → 2H₂
④' かくにん2H₂ + O₂ → 2H₂O / ひだり: H 4, O 2 / みぎ: H 4, O 2 ✓
完成かんせい2H₂ + O₂ → 2H₂O

たいせつなルール

ルールせつめい
化学かがくしきそのものはえないH₂O を H₃O や HO₂ にえてすうわせしてはいけない。 かなら係数けいすう (まえすう) で調整ちょうせい
係数けいすう 1 はかない「1H₂O」 ではなく 「H₂O」
整数せいすうさいしょう4H₂ + 2O₂ → 4H₂O は全体ぜんたいを 2 でって 2H₂ + O₂ → 2H₂O

ポイント: かずわせるときは 化学かがくしきなん用意よういするか」調整ちょうせいしている。 H₂O を 「2 用意よういすれば、 ぜんたい水素すいそ 4 酸素さんそ 2 必要ひつようになります。

3. だいひょうてき化学かがく変化へんか ① — 分解ぶんかい

みずでんぶんかい

水にすこでんかいしつ (みずさんナトリウムなど) をれてでんながすと、 みず水素すいそ酸素さんそかれます。

項目こうもくないよう
反応はんのうしき2H₂O → 2H₂ + O₂
いんきょく (− がわ)水素すいそ発生はっせい (たいせきおおい)
ようきょく (+ がわ)酸素さんそ発生はっせい
たいせき水素すいそ : 酸素さんそ = 2 : 1
かくにん方法ほうほう水素すいそ = マッチので「ポン」、 酸素さんそ = せんこうはげしくえる

炭酸たんさん水素すいそナトリウムのねつぶんかい

たんさん水素すいそナトリウム (NaHCO₃、 ベーキングパウダーの主成分しゅせいぶん) をねつすると、 3 つの物質ぶっしつかれます。

項目こうもくないよう
反応はんのうしき2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂
反応はんのうけん管内かんない = たんさんナトリウム (Na₂CO₃)、 水滴すいてき (H₂O)、 さんたん (CO₂)
かくにん: みずけんかんくちしたくように → てきたみずねつ部分ぶぶんもどるとけんかんれる
かくにん: CO₂石灰せっかいすいはくだくさせる
かくにん: Na₂CO₃フェノールフタレインでつよあか (もとの NaHCO₃ はよわあか)

酸化さんかぎんねつぶんかい

項目こうもくないよう
反応はんのうしき2Ag₂O → 4Ag + O₂
反応はんのうくろ酸化さんかぎんしろぎんわる + 酸素さんそ
用途ようとぎんせいせい

大事だいじ: けんかんねつするときは、 かなら試験管しけんかんくちすこげる。 これは発生はっせいしたみずけんかんねつぶんもどると、 きゅうじょうはつして けんかんれる からです。

4. だいひょうてき化学かがく変化へんか ② — 化合かごう

てつおうごう

項目こうもくないよう
反応はんのうしきFe + S → FeS
反応はんのうまえふんおうをまぜたこんごうぶつ
反応はんのうくろ硫化鉄りゅうかてつ (FeS)
反応はんのうまえせいしつしゃくにつく (てつ)、 えんさん水素すいそ
反応はんのうせいしつしゃくにつかない、 えんさん水素すいそ (くさいガス) が

どうさん (= 化合かごう)

項目こうもくないよう
反応はんのうしき2Cu + O₂ → 2CuO
反応はんのうまえしゃくどういろどう (Cu)
反応はんのうくろ酸化さんかどう (CuO)

マグネシウムのねんしょう

項目こうもくないよう
反応はんのうしき2Mg + O₂ → 2MgO
反応はんのうまえぎんいろのマグネシウムリボン
反応はんのうしろ酸化さんかマグネシウム (MgO)、 つよひかりしてえる

ポイント: 化合かごうけっぶっしついろせいしつおおきくわる ことがおおい。 「あかくろ」 「ぎんしろ」 のようないろへん化学かがく変化へんかじるしになります。

5. だいひょうてき化学かがく変化へんか ③ — 酸化さんか還元かんげん (同時どうじに)

酸化さんか還元かんげんかならどう こります。 「酸素さんそをもらう物質ぶっしつ」 と 「酸素さんそ物質ぶっしつ」 がペアになります。

酸化さんかどう炭素たんそはんのう

項目こうもくないよう
反応はんのうしき2CuO + C → 2Cu + CO₂
やくわりCuO は酸素さんそうしなう = 還元かんげんされた、 C は酸素さんそる = 酸化さんかされた
反応はんのうまえくろ酸化さんかどう (CuO) + くろ炭素たんそ (C) の
反応はんのうしゃくどういろどう + さんたん
かくにんてきたたい石灰せっかいすいに → はくだく (CO₂ かくにん)

酸化さんかどう水素すいそはんのう

項目こうもくないよう
反応はんのうしきCuO + H₂ → Cu + H₂O
やくわりCuO 還元かんげん、 H₂ 酸化さんか
反応はんのうどうさいせい + みずができる

還元かんげんようしたせいてつ

せいてつ工場こうじょうでは、 てっこうせき (酸化さんかてつ、 Fe₂O₃ など) をコークス (ぬし炭素たんそ) で 還元かんげん しててつしています。

項目こうもくないよう
反応はんのうしき (ようやく)Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO
やくわり酸化さんかてつ還元かんげんされててつに、 炭素たんそ酸化さんかされていちさんたん

大事だいじ: 酸化さんか還元かんげんコインのひょううら一方いっぽう酸素さんそうしなえば、 かならずもう一方いっぽう酸素さんそる。 「どちらが酸化さんかされて、 どちらが還元かんげんされたか」 をえるようになることがたいせつ

6. 質量しつりょう保存ほぞんほうそくてい比例ひれいほうそく

化学かがく変化へんか前後ぜんごぜんたいしつりょうわらない。 これが 質量保存の法則しつりょうほぞんのほうそく です。 1774 ねん、 フランスの ラボアジエはっけんしました。

質量しつりょう保存ほぞんほうそくじっけん

じっけん反応はんのうまえしつりょう反応はんのうしつりょう
てつ + おう (みっぺいけんかん)Fe (3.5 g) + S (2.0 g) = 5.5 gFeS = 5.5 g
どう + 酸素さんそCu (4.0 g) + O₂ (1.0 g) = 5.0 gCuO = 5.0 g
たんさん水素すいそナトリウムのぶんかい (みっぺい)NaHCO₃ = 5.0 gNa₂CO₃ + H₂O + CO₂ = 5.0 g

かいほうけいでのちゅう

場合ばあいけっゆう
やすしつりょう ようにえるCO₂・水じょう空中くうちゅうげる
てつやすしつりょうえる ようにえる空中くうちゅう酸素さんそむすびつく

かいほうけいでも、 げたたいはいってきたたいふくめればしつりょう保存ほぞん されています。

てい比例ひれいほうそく

化合かごうする物質ぶっしつしつりょうつねいってい」 というほうそく。 1799 ねん、 フランスのプルーストがはっけん

反応はんのうしつりょう
どう + 酸素さんそ酸化さんかどうCu : O = 4 : 1
マグネシウム + 酸素さんそ酸化さんかマグネシウムMg : O = 3 : 2
てつ + おう硫化鉄りゅうかてつFe : S = 7 : 4

計算けいさんのれい

どう 0.8 g を完全かんぜん酸化さんかすると酸化さんかどうなに g か」 → どう : 酸素さんそ = 4 : 1 なので酸素さんそは 0.2 g、 合計ごうけい1.0 g酸化さんかどう

ステップ計算けいさん
かくにんCu : O = 4 : 1
どう 0.8 g にたいする酸素さんそ0.8 × (1/4) = 0.2 g
酸化さんかどうしつりょう0.8 + 0.2 = 1.0 g

ポイント:質量しつりょう保存ほぞん = 反応はんのう前後ぜんご全体ぜんたいおなじ」 「てい比例ひれい = むすびつくいってい」。 この 2 つを使つかうと、 反応はんのうけっ計算けいさんそく できるようになります。

7. 安全あんぜん化学かがく薬品やくひん取扱とりあつかい

化学かがく変化へんかじっけんでは、 やくひんあつかいとはんのうたいちゅうひつようです。

やくひんあつかいルール

ルールゆう
ぜるじゅんじょまもれい: のうえんさんみずかならすいさんれるぎゃくだときゅうふっとうして
少量しょうりょう使つか反応はんのうはげしいときほど少量しょうりょうため
直接ちょくせつさわらないかならずピンセットやスプーンで。 ではさわらない
ぐちわない駒込こまごめピペットやピペッターを使つか
使つかわったやくひんもと容器ようきもどさない (せん防止ぼうし)、 せんせいしたが

反応はんのうたいちゅう

たいせいしつ反応はんのうちゅう
水素すいそ (H₂)えやすいかねぞく + さん火気かきげんきんかん
酸素さんそ (O₂)ねんしょうたすける酸化さんかぎん分解ぶんかいなど火気かきちゅう
さんたん (CO₂)ちっそくおおくの燃焼ねんしょう分解ぶんかいかん
水素すいそ (H₂S)有毒ゆうどくらんしゅう硫化鉄りゅうかてつ + 塩酸えんさんかんにおいを直接ちょくせつかがない
アンモニア (NH₃)つよげきしゅう塩化えんかアンモニウム + 水酸化すいさんかカルシウムかんまも

においのかぎかた (てい方法ほうほう)

ステップやること
やくびんんをからだから やく 10 cm はな
やくびんんのくちかおほうけない
かるあおぐように してにおいをはなおく

大事だいじ: 化学かがく変化へんかたいは、 ちっそく性やいん性をつものがおおい。 かならかん をし、 ぶんわるくなったらすぐにおくがいて、 せんせいほうこくします。

錆びた鉄のネジの写真
てつ酸化さんかてつ (Fe) が空気くうきちゅう酸素さんそとゆっくり結合けつごうして酸化さんかてつ (さび) になる。 これも化学変化かがくへんかひとつ。
水の電気分解装置の図
すい電気分解でんきぶんかいみず (H₂O) に電流でんりゅうながすと、 陰極いんきょく水素すいそ (H₂)、 陽極ようきょく酸素さんそ (O₂) が発生はっせいする。 体積たいせき水素すいそ:酸素さんそ = 2:1。

まとめ

  • 化学かがく変化へんか分解ぶんかい化合かごう酸化さんか還元かんげん の 4 パターン。 酸化さんか還元かんげんどうこる
  • 化学反応式かがくはんのうしき左右さゆうかく元素げんそかずをそろえる化学かがくしきそのものはえず、 係数けいすう調整ちょうせい
  • 質量保存の法則しつりょうほぞんのほうそく = 反応はんのう前後ぜんご全体ぜんたいしつりょうわらない (ラボアジエ)
  • 定比例の法則ていひれいのほうそく = 化合かごうするしつりょうつねいってい (Cu:O = 4:1、 Mg:O = 3:2)
  • だいひょうてき反応はんのう: みずでんぶんかい (2H₂O → 2H₂ + O₂)、 てつ + おう (Fe + S → FeS)、 酸化銅さんかどうかんげん (2CuO + C → 2Cu + CO₂)
  • 安全あんぜん: ぜるじゅんじょかんにおいのかぎかた厳守げんしゅ

つぎしょうでは、 化学かがく変化へんか出入でいりするねつ観察かんさつする 「はつねつ反応はんのうと吸ねつ反応はんのう」 をまなびます。

まとめ — 化学かがく変化へんかを 3 くだり

  • 化学かがく変化へんか分解ぶんかい化合かごう酸化さんか還元かんげんの 4 パターンにかれ、 酸化さんか還元かんげん同時どうじこる
  • 化学反応式かがくはんのうしき左右さゆうかく元素げんそかずをそろえ、 化学かがくしき自体じたいえず係数けいすう調整ちょうせいするのが鉄則てっそくである
  • 質量保存の法則しつりょうほぞんのほうそく (反応はんのう前後ぜんご全体ぜんたい質量しつりょう不変ふへん) と定比例の法則ていひれいのほうそく (化合かごうする質量しつりょう一定いってい) が化学かがく変化へんか支配しはいする基本きほん法則ほうそくである
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がくしゅうロードマップ(10けん
  1. 1なか 2 理科りかをはじめよう (化学かがく変化へんか物理ぶつり変化へんか探究たんきゅう方法ほうほう)
  2. 2物質ぶっしつち (原子げんし分子ぶんし元素げんそ記号きごう化学かがくしき)
  3. 3化学かがく変化へんか (酸化さんか還元かんげん分解ぶんかい化合かごう質量しつりょう保存ほぞん法則ほうそく)
  4. 4化学かがく変化へんかねつ (発熱はつねつ反応はんのう・吸ねつ反応はんのうてつ燃焼ねんしょう)
  5. 5電流でんりゅう電圧でんあつ (回路かいろ・オームの法則ほうそく直列ちょくれつ並列へいれつ電力でんりょく)
  6. 6電流でんりゅうのはたらき
  7. 7動物どうぶつからだのつくりとはたらき
  8. 8動物どうぶつ分類ぶんるい進化しんか
  9. 9気象きしょう観測かんそく大気たいき
  10. 10天気てんき変化へんか