酸化と還元をわかりやすく｜化学反応式と質量の比（銅4:1・マグネシウム3:2）

この記事の要点

• 酸化：物質が酸素と結びつく化学変化／還元：酸化物から酸素をうばう化学変化
• 酸化と還元は同時に起こる
• 質量の比　銅：酸素 ＝ 4：1（銅：酸化銅 ＝ 4：5）
• 質量の比　マグネシウム：酸素 ＝ 3：2（マグネシウム：酸化マグネシウム ＝ 3：5）

酸化とは

物質が酸素と結びつく化学変化を酸化といい、できた物質を酸化物といいます。

酸化のうち、熱や光を出しながら激しく進むものを、とくに燃焼といいます。

例	反応	種類
マグネシウムを加熱	強い光を出して燃え、白い酸化マグネシウムになる	燃焼
銅を加熱	表面が黒くなり、酸化銅になる（光は出さない）	おだやかな酸化
鉄がさびる	ゆっくり酸素と結びつく	おだやかな酸化

化学反応式

• 銅の酸化：2Cu ＋ O₂ → 2CuO（酸化銅は黒色）
• マグネシウムの燃焼：2Mg ＋ O₂ → 2MgO（酸化マグネシウムは白色）
• 炭素の燃焼：C ＋ O₂ → CO₂
• 水素の燃焼：2H₂ ＋ O₂ → 2H₂O

酸化と質量の関係

金属を加熱すると、結びついた酸素の分だけ質量が増えます。ただし、加熱をくり返すとある量でそれ以上増えなくなります（すべての金属が酸化したため）。

結びつく金属と酸素の質量の比は、いつも一定です。

• 銅：酸素 ＝ 4：1 → 銅 4 g から酸化銅 5 g ができる
• マグネシウム：酸素 ＝ 3：2 → マグネシウム 3 g から酸化マグネシウム 5 g ができる

覚え方：どちらも「できる酸化物は 5」。銅は 4 → 5、マグネシウムは 3 → 5。

計算のしかた

例：銅 2.0 g を完全に酸化させると、酸化銅は何 g できるか。

銅：酸化銅 ＝ 4：5 なので、2.0 × 5/4 ＝ 2.5 g（結びついた酸素は 0.5 g）

還元とは

酸化物から酸素をうばう化学変化を還元といいます。

炭素による酸化銅の還元

酸化銅と炭素の粉末を混ぜて加熱すると、次の反応が起こります。

2CuO ＋ C → 2Cu ＋ CO₂

• 酸化銅は酸素をうばわれて銅になる（還元された）→ 赤色の物質ができ、こすると金属光沢が出る
• 炭素は酸素と結びついて二酸化炭素になる（酸化された）→ 石灰水が白くにごる

このように、酸化と還元は同時に起こります。

実験の注意点

• 加熱をやめる前に、石灰水からガラス管をぬく（石灰水が逆流して試験管が割れるのを防ぐ）
• 火を止めたらピンチコックでゴム管をとじる（できた銅が空気中の酸素とふたたび結びつくのを防ぐ）

水素による還元

酸化銅を水素の中で加熱すると、CuO ＋ H₂ → Cu ＋ H₂O となり、銅と水ができます。

確認問題

Q1★☆☆難易度 基本物質が酸素と結びつく化学変化のうち、熱や光を出して激しく進むものを何といいますか。

燃焼

Q2★☆☆難易度 基本酸化物から酸素をうばう化学変化を何といいますか。

還元

Q3★☆☆難易度 基本銅の粉末を加熱するとできる物質の名前と色を答えなさい。

酸化銅で、色は黒色。

Q4★★☆難易度 標準銅を加熱したときの化学変化を化学反応式で書きなさい。

2Cu ＋ O₂ → 2CuO

Q5★★☆難易度 標準計算銅 1.2 g を完全に酸化させると、酸化銅は何 g できますか。

銅：酸化銅 ＝ 4：5 より、1.2 × 5/4 ＝ 1.5 g

Q6★★☆難易度 標準計算マグネシウム 1.2 g を完全に燃焼させると、酸化マグネシウムは何 g できますか。

マグネシウム：酸化マグネシウム ＝ 3：5 より、1.2 × 5/3 ＝ 2.0 g

Q7★★☆難易度 標準記述金属の粉末の加熱をくり返すと、ある量でそれ以上質量が増えなくなりました。それはなぜですか。

金属が**すべて酸素と結びついた（すべて酸化した）**ため、それ以上結びつく酸素がないから。

Q8★★★難易度 応用計算銅の粉末を加熱したところ、質量が 3.0 g から 3.5 g になりました。まだ酸化していない銅は何 g ですか。

結びついた酸素は 0.5 g。銅：酸素 ＝ 4：1 より、酸化した銅は 0.5 × 4 ＝ 2.0 g。まだ酸化していない銅は 3.0 − 2.0 ＝ 1.0 g

Q9★★☆難易度 標準酸化銅と炭素を加熱したとき、還元された物質と酸化された物質をそれぞれ答えなさい。

還元された物質：酸化銅（銅になった）、酸化された物質：炭素（二酸化炭素になった）

Q10★★☆難易度 標準記述酸化銅と炭素を加熱する実験で、火を止める前に石灰水からガラス管をぬくのはなぜですか。

石灰水が逆流して、加熱した試験管が割れるのを防ぐため。