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 の 法則ほうそく)

この 章しょうで 学まなぶこと

Ch2 で 物質ぶっしつ = 原げん子し の 組くみ み 合ごう わ せ と い う 見方みかた を 学がく び ま し た。 こ の 章しょう で は、 そ の 原げん子し の 組くみ み 合ごう わ せ が 入いり れ 替かわ わ る 現げん象しょう = 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 形かたち で 表ひょう す 方法ほうほう を 学がく び ま す。

• 化学かがく変化へんか の 4 つ の 基き本ほん 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 区く別べつ で き る
• 化学反応式かがくはんのうしき を 書しょ け る。 左さ辺へん と 右う辺へん で 原子げんし の 数かず を 合ごう 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 が 言げん え、 計算けいさん に 使し え る
• 代だい表ひょう的てき な反はん応のう (鉄てつ + 硫い黄おう、 酸化さんか銅どう + 炭素たんそ、 水みず の電でん気き分ぶん解かい、 炭たん酸さん水素すいそ ナトリウム の 分ぶん解かい) の式しき を 言げん え る
• 実じっ験けん結けっ果か か ら 何なに と 何なに が 反はん応のう し て 何なに がででき た か を説せつ明めい で き る

ポイント: 化学かがく反応はんのう式しき のルルーールル は 「左さ辺へん (反応はんのう前ぜん) と 右う辺へん (反応はんのう後ご) で、 各かく元素げんそ の 原子げんし の 数かず 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 式しき で 表ひょう し た姿すがた で す。

1. 化学かがく変化へんか の 4 つ の 基き本ほん パターン

化学かがく変化へんか は、 「原げん子し の組くみ 合ごう わ さ り 方かた が ど う 変へん わ る か」 で 4 種しゅ類るい に分ぶん類るい で き ま す。

4 つ の パターン

パターン	内ない容よう	れい
**[[分解	ぶんかい]]**	1 種しゅ類るい の 物質ぶっしつ が 2 つ 以上いじょう の 物質ぶっしつ に 分ぶん か れ る
**[[化合	かごう]]**	2 つ 以上いじょう の 物質ぶっしつ が 結ゆい び つ い て 1 つ の 物質ぶっしつ に な る
**[[酸化	さんか]]**	物質ぶっしつ が 酸素さんそ と 結むすぶ び つ く
**[[還元	かんげん]]**	物質ぶっしつ か ら 酸素さんそ が 取と り去さら れ る

4 パターン の 関かん係けい

観点かんてん	関かん係けい
化合かごう の 特別とくべつ ケース	酸素さんそ と 化合かごう す る = 酸化さんか
分解ぶんかい の 特別とくべつ ケース	酸素さんそ を 取と り 去さ る = 還元かんげん
同時どうじ に 起おこし こ る	酸化さんか と 還元かんげん は同どう時じ に 起おこし こ る (例れい: 銅どう が 酸化さんか さ れ て 鉄てつ が 還元かんげん さ れ る)

燃ねん焼しょう と酸さん化か

「燃焼ねんしょう」 は 激げき し い 酸化さんか の こ と。 熱ねつ と光ひかり を 出で し ま す。

ゆ っ く り 進すすむ む 酸化さんか	激げき し く 進すすむ む 酸化さんか (燃焼ねんしょう)
鉄てつ が さ び る	木き・紙し が 燃 え る
ヒト の 呼こ吸きゅう (体内たいない で 糖とう が 酸化さんか)	ガス バーナー の 火ひ
カ イ ロ (鉄てつ粉こ の酸さん化か)	ろ う そ く・線せん香こう

大事だいじ: 「燃 え て い る かどどうう か」 は現げん象しょう の 見み え 方かた の 違 い。 化学かがく的てき に は 両方りょうほう と も 酸さん化か。 さ び は「ゆ っ く り し た 燃ねん焼しょう」 と 言げん え ま す。

2. 化学かがく反応はんのう式しき の 書かき方かた

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 を 化学かがく式しき と 矢や印じるし (→) で 表ひょう し た もの で す。

書かき方かた の 5 ス テ ッ プ

ステップ	や る こ と	れい (鉄てつ + 硫い黄おう)
①	言葉ことば の 式しき を 書しょ く	鉄てつ + 硫い黄おう → 硫い化か鉄てつ
②	化学かがく式しき に置おき 換 え る	Fe + S → FeS
③	左さ辺へん と 右う辺へん の 原子げんし の 数かず を 数かず え る	左ひだり: Fe 1, S 1 / 右みぎ: Fe 1, S 1
④	数すう が 合ごう わ な い と き は係けい数すう で 調整ちょうせい	こ の 例れい で は 既すんで に 合ごう う
⑤	完かん成せい	Fe + S → FeS

数かず が 合ごう わ な い ケース (水すい の 合ごう成せい)

ステップ	内ない容よう
① 言葉ことば の 式しき	水素すいそ + 酸素さんそ → 水みず
② 化学かがく式しき に	H₂ + O₂ → H₂O
③ 数かず を 数かず え る	左ひだり: H 2, O 2 / 右みぎ: H 2, O 1 ← 酸素さんそ が 合ごう わ な い
④ 係数けいすう で 調整ちょうせい	右辺うへん の H₂O を 2 倍ばい に → 2H₂O。 と 同時どうじ に 左辺さへん の H も 2 倍ばい必要ひつよう → 2H₂
④' 確かく認にん	2H₂ + O₂ → 2H₂O / 左ひだり: H 4, O 2 / 右みぎ: H 4, O 2 ✓
⑤ 完成かんせい	2H₂ + O₂ → 2H₂O

大たい切せつ な ル ー ル

ル ー ル	説せつ明めい
化学かがく式しき そ の も の は変かえ な い	H₂O を H₃O や HO₂ に変かえ て数すう合ごう わ せ し て は い け な い。 必 ず 係数けいすう (前まえ の 数すう字じ) で 調整ちょうせい
係数けいすう 1 は 書しょ か な い	「1H₂O」 で は な く 「H₂O」
整数せいすう比ひ で 最さい小しょう	4H₂ + 2O₂ → 4H₂O は 全体ぜんたい を 2 で 割わり っ て 2H₂ + O₂ → 2H₂O

ポイント: 数かず を 合ごう わ せ る と き は 「化学かがく式しき を 何なん個こ用意ようい す る か」 を 調整ちょうせい し て い る。 H₂O を 「2 個こ」 用意ようい す れ ば、 全ぜん体たい で 水素すいそ 4 個こ・酸素さんそ 2 個こ が 必要ひつよう に な り ま す。

3. 代だい表ひょう的てき な 化学かがく変化へんか ① — 分解ぶんかい

水みず の電でん気き分ぶん解かい

水 に 少しょう し電でん解かい質しつ (水みず酸さん化か ナトリウム な ど) を 入いり れ て電でん気き を 流ながれ す と、 水みず が 水素すいそ と 酸素さんそ に 分ぶん か れ ま す。

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	2H₂O → 2H₂ + O₂
陰いん極きょく (− 側がわ)	水素すいそ が発はっ生い (体たい積せき が 多おお い)
陽よう極きょく (+ 側がわ)	酸素さんそ が発はっ生い
体たい積せき の比ひ	水素すいそ : 酸素さんそ = 2 : 1
確かく認にん方法ほうほう	水素すいそ = マッチ の 火ひ で「ポン」、 酸素さんそ = 線せん香こう が激はげし く 燃 え る

炭酸たんさん水素すいそ ナトリウム の加か熱ねつ分ぶん解かい

炭たん酸さん水素すいそ 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 加か熱ねつ す る と、 3 つ の 物質ぶっしつ に 分ぶん か れ ま す。

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂
反応はんのう後ご	試し験けん管内かんない = 炭たん酸さん ナトリウム (Na₂CO₃)、 水滴すいてき (H₂O)、 二に酸さん化か炭たん素そ (CO₂)
確かく認にん: 水みず	試し験けん管かん の 口くち が 下した を 向むこう く よ う に → 出で て き た 水みず が加か熱ねつ部分ぶぶん へ 戻もど る と 試し験けん管かん が 割わり れ る
確かく認にん: CO₂	石灰せっかい水すい を白はく濁だく さ せ る
確かく認にん: Na₂CO₃	フェノールフタレイン で 強つよ い赤あか (元もと の NaHCO₃ は 弱じゃく い赤あか)

酸化さんか銀ぎん の加か熱ねつ分ぶん解かい

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	2Ag₂O → 4Ag + O₂
反応はんのう後ご	黒くろ い 酸化さんか銀ぎん が 白しろ い 銀ぎん に 変へん わ る + 酸素さんそ が 出で る
用途ようと	銀ぎん の精せい製せい

大事だいじ: 試し験けん管かん で加か熱ねつ す る と き は、 必 ず 試験管しけんかん の 口くち を 少しょう し 下した げ る。 こ れ は発はっ生い し た 水みず が 試し験けん管かん の 加か熱ねつ部ぶ分ぶん に 戻もど る と、 急きゅう に蒸じょう発はつ し て 試し験けん管かん が 割わり れ る か ら で す。

4. 代だい表ひょう的てき な 化学かがく変化へんか ② — 化合かごう

鉄てつ と硫い黄おう の化か合ごう

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	Fe + S → FeS
反応はんのう前まえ	鉄粉ふん と硫い黄おう の粉こ を ま ぜ た混こん合ごう物ぶつ
反応はんのう後ご	黒くろ い **[[硫化鉄
反応はんのう前まえ の 性せい質しつ	磁じ石しゃく に つ く (鉄てつ)、 塩えん酸さん で 水素すいそ が 出で る
反応はんのう後ご の 性せい質しつ	磁じ石しゃく に つ か な い、 塩えん酸さん で 硫い化か水素すいそ (く さ い ガス) が 出で る

銅どう の酸さん化か (= 化合かごう)

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	2Cu + O₂ → 2CuO
反応はんのう前まえ	赤しゃく銅どう色いろ の 銅どう (Cu)
反応はんのう後ご	黒くろ い 酸化さんか銅どう (CuO)

マグネシウム の燃ねん焼しょう

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	2Mg + O₂ → 2MgO
反応はんのう前まえ	銀ぎん色いろ の マグネシウム リボン
反応はんのう後ご	白しろ い 酸化さんか マグネシウム (MgO)、 強つよ い 光ひかり を 出で し て 燃 え る

ポイント: 化合かごう の結けっ果か、 物ぶっ質しつ の色いろ や性せい質しつ が 大だい き く 変へん わ る こ と が 多おお い。 「赤あか → 黒くろ」 「銀ぎん → 白しろ」 の よ う な 色いろ の 変へん化か が 化学かがく変化へんか の目め印じるし に な り ま す。

5. 代だい表ひょう的てき な 化学かがく変化へんか ③ — 酸化さんか と 還元かんげん (同時どうじ に)

酸化さんか と 還元かんげん は 必 ず同どう時じ に 起おこし 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 を 出で す 物質ぶっしつ」 が ペア に な り ま す。

酸化さんか銅どう と 炭素たんそ の反はん応のう

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	2CuO + C → 2Cu + CO₂
役やく割わり	CuO は 酸素さんそ を 失しつ う = 還元かんげん さ れ た、 C は 酸素さんそ を 受 け 取と る = 酸化さんか さ れ た
反応はんのう前まえ	黒くろ い 酸化さんか銅どう (CuO) + 黒くろ い 炭素たんそ (C) の粉こ
反応はんのう後ご	赤しゃく銅どう色いろ の 銅どう + 二に酸さん化か炭たん素そ
確かく認にん	出で て き た気き体たい を 石灰せっかい水すい に → 白はく濁だく (CO₂ 確かく認にん)

酸化さんか銅どう と 水素すいそ の反はん応のう

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき	CuO + H₂ → Cu + H₂O
役やく割わり	CuO 還元かんげん、 H₂ 酸化さんか
反応はんのう後ご	銅どう が再さい生い + 水みず がででき る

還元かんげん を 利り用よう し た製せい鉄てつ

製せい鉄てつ工場こうじょう で は、 鉄てっ鉱こう石せき (酸化さんか鉄てつ、 Fe₂O₃ な ど) を コークス (主ぬし に 炭素たんそ) で 還元かんげん し て 鉄てつ を 取と り 出で し て い ま す。

項目こうもく	内ない容よう
反応はんのう式しき (要よう約やく)	Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO
役やく割わり	酸化さんか鉄てつ → 還元かんげん さ れ て 鉄てつ に、 炭素たんそ → 酸化さんか さ れ て 一いち酸さん化か炭たん素そ に

大事だいじ: 酸化さんか と 還元かんげん は コ イン の 表ひょう と 裏うら。 一方いっぽう が 酸素さんそ を 失しつ え ば、 必 ず も う 一方いっぽう が 酸素さんそ を 受 け 取と 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 言げん え る よ う に な る こ と が 大たい切せつ。

6. 質量しつりょう保存ほぞん の 法ほう則そく と 定てい比例ひれい の 法ほう則そく

化学かがく変化へんか の 前後ぜんご で 全ぜん体たい の質しつ量りょう は 変へん 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 年ねん、 フランス の ラ ボ ア ジ エ が 発はっ見けん し ま し た。

質量しつりょう保存ほぞん の 法ほう則そく の 実じっ験けん

実じっ験けん	反応はんのう前まえ の質しつ量りょう	反応はんのう後ご の質しつ量りょう
鉄てつ + 硫い黄おう (密みっ閉ぺい試し験けん管かん)	Fe (3.5 g) + S (2.0 g) = 5.5 g	FeS = 5.5 g
銅どう + 酸素さんそ	Cu (4.0 g) + O₂ (1.0 g) = 5.0 g	CuO = 5.0 g
炭たん酸さん水素すいそ ナトリウム の分ぶん解かい (密みっ閉ぺい)	NaHCO₃ = 5.0 g	Na₂CO₃ + H₂O + CO₂ = 5.0 g

開かい放ほう系けい で の 注ちゅう意い

場合ばあい	結けっ果か	理り由ゆう
木き を 燃 や す	質しつ量りょう が 減げん る よ う に 見み え る	CO₂・水蒸じょう気き が 空中くうちゅう へ逃にげ る
鉄てつ を 燃 や す	質しつ量りょう が 増ぞう え る よ う に 見み え る	空中くうちゅう の 酸素さんそ が 結むすぶ び つ く

開かい放ほう系けい で も、 逃 げ た 気き体たい や 入いり っ て き た 気き体たい を 含 め れ ば 質しつ量りょう は 保存ほぞん さ れ て い ま す。

定てい比例ひれい の 法ほう則そく

「化合かごう す る 物質ぶっしつ の質しつ量りょう比ひ は 常つね に 一いっ定てい」 と い う 法ほう則そく。 1799 年ねん、 フランス の プ ル ー ス ト が 発はっ見けん。

反応はんのう	質しつ量りょう比ひ
銅どう + 酸素さんそ → 酸化さんか銅どう	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
鉄てつ + 硫い黄おう → 硫い化か鉄てつ	Fe : S = 7 : 4

計算けいさん の れい

「銅どう 0.8 g を 完全かんぜん に 酸化さんか す る と 酸化さんか銅どう は 何なに g か」 → 銅どう : 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 で 1.0 g の 酸化さんか銅どう。

ステップ	計算けいさん
① 比ひ を 確かく認にん	Cu : O = 4 : 1
② 銅どう 0.8 g に 対たい す る 酸素さんそ	0.8 × (1/4) = 0.2 g
③ 酸化さんか銅どう の質しつ量りょう	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 の 前後ぜんご で 全体ぜんたい が 同どう じ」 「定てい比例ひれい = 結むすぶ び つ く 比ひ が 一いっ定てい」。 こ の 2 つ を 使し う と、 反応はんのう の結けっ果か が 計算けいさん で 予よ測そく 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 の 取扱とりあつかい

化学かがく変化へんか の 実じっ験けん で は、 薬やく品ひん の 取と り 扱 い と反はん応のう で 出で る 気き体たい に 注ちゅう意い が 必ひつ要よう で す。

薬やく品ひん の 取と り 扱 い ル ー ル

ル ー ル	理り由ゆう
混 ぜ る順じゅん序じょ を 守まもり る	例れい: 濃のう塩えん酸さん と 水みず → 必 ず 水すい に 酸さん を 入いり れ る。 逆ぎゃく だ と 急きゅう に沸ふっ騰とう し て飛とび 散ち る
少量しょうりょう を 使し う	反応はんのう が 激げき し い と き ほ ど 少量しょうりょう で試ためす
直ちょく接触せっしょく ら な い	必 ず ピンセット や ス プ ー ン で。 素す手で で は さ わ ら な い
口ぐち で 吸 わ な い	駒込こまごめ ピペット や ピペッター を 使し う
使し い 終おわり わ っ た 薬やく品ひん	元もと の 容器ようき に 戻もど さ な い (汚お染せん防止ぼうし)、 先せん生せい の指し示じ に 従 う

反応はんのう で 出で る 気き体たい の 注ちゅう意い

気き体たい	性せい質しつ	出で る 反応はんのう	注ちゅう意い
水素すいそ (H₂)	燃 え や す い	金きん属ぞく + 酸さん	火気かき厳げん禁きん、 換かん気き
酸素さんそ (O₂)	燃ねん焼しょう を助たすけ る	酸化さんか銀ぎん の 分解ぶんかい な ど	火気かき注ちゅう意い
二に酸さん化か炭たん素そ (CO₂)	窒ちっ息そく性	多おお く の 燃焼ねんしょう・分解ぶんかい	換かん気き
硫い化か水素すいそ (H₂S)	有毒ゆうどく・腐ふ卵らん臭しゅう	硫い化か鉄てつ + 塩酸えんさん	換かん気き、 匂におい を 直接ちょくせつ か が な い
アンモニア (NH₃)	強つよ い刺し激げき臭しゅう	塩化えんか アンモニウム + 水酸化すいさんか カルシウム	換かん気き、 目め を 守まもり る

匂におい い の か ぎ 方かた (規き定てい の 方法ほうほう)

ステップ	や る こ と
①	試し薬やくびびんん を 体からだ か ら 約やく 10 cm 離はなれ す
②	試し薬やくびびんん の 口くち を 顔かお の 方かた へ 向むこう け な い
③	手て で 軽けい く 扇おうぎ ぐ よ う に し て匂におい を 鼻はな へ 送おく る

大事だいじ: 化学かがく変化へんか で 出で る 気き体たい は、 窒ちっ息そく性 や 引いん火か性 を 持じ つ も の が 多おお い。 必 ず 換かん気き を し、 気き分ぶん が 悪あく く な っ た ら す ぐ に屋おく外がい へ 出で て、 先せん生せい に 報ほう告こく し ま す。

ま と め

• 化学かがく変化へんか は 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 と 還元かんげん は同どう時じ に 起おこし こ る
• 化学反応式かがくはんのうしき は 左右さゆう で 各かく元素げんそ の 数かず を そ ろ え る。 化学かがく式しき そ の も の は変かえ ず、 係数けいすう で 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 の 前後ぜんご で 全体ぜんたい の質しつ量りょう は 変へん 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 質しつ量りょう比ひ は 常つね に 一いっ定てい (Cu:O = 4:1、 Mg:O = 3:2)
• 代だい表ひょう的てき な 反応はんのう: 水みず の電でん気き分ぶん解かい (2H₂O → 2H₂ + O₂)、 鉄てつ + 硫い黄おう (Fe + S → FeS)、 酸化銅さんかどう の還かん元げん (2CuO + C → 2Cu + CO₂)
• 安全あんぜん: 混 ぜ る順じゅん序じょ・換かん気き・匂におい い の か ぎ 方かた を 厳守げんしゅ

次つぎ の 章しょう で は、 化学かがく変化へんか で 出入しゅつにゅう り す る 熱ねつ を 観かん察さつ す る 「発はつ熱ねつ反応はんのう と 吸熱ねつ反応はんのう」 を 学がく び ま す。

まとめ — 化学かがく変化へんか を 3 行くだりで

• 化学かがく変化へんかは 分解ぶんかい ・化合かごう ・酸化さんか ・還元かんげん の 4 パターンに分わかれ、 酸化さんか と 還元かんげん は同時どうじに起おこる
• 化学反応式かがくはんのうしき は左右さゆうで各かく元素げんその数かずをそろえ、 化学かがく式しき自体じたいは変かえず係数けいすうで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で全体ぜんたいの質量しつりょうは不変ふへん) 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比ひは一定いってい) が化学かがく変化へんかを支配しはいする基本きほん法則ほうそくである