濃硝酸と銅の反応の化学式

こんにちは。

Cu + ４HNO3→　Cu(NO3)2 + ２H2O + ２NO2
についてなのですが、
濃硝酸の係数の４や、二酸化窒素の係数の２は
どうやって導き出せばいいですか？
先生に聞いても分からなかったので
回答宜しくお願いします。

No.2 回答者： htms42 回答日時： 2008/12/02 07:28

＞先生に聞いても分からなかったので

どのような質問をされてどのような返事が返ってきたのでしょうか。
その返事はあなたが疑問に思っていたこととどういう点で食い違っていたのでしょうか。

係数の合わせ方にしろ、酸化・還元の半反応式にしろ教科書に載っていることですので質問をすれば返事のもらえるものです。
質問をしても分からなかったということであればもっと具体的に質問をしなければ先生に質問した時の返事以上の内容の回答は期待できません。あなたの疑問が先生にもうまく伝わっていないのではないですか。

半反応式で考えるのであれば教科書に載っています。
Ｃｕ→Ｃｕ^(2+)＋２ｅ^(ー)
ＨＮＯ３＋Ｈ^(+)＋ｅ^(-)→ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ
半反応式の作り方の方針も載っているはずです。

No.1 回答者： rad-cost 回答日時： 2008/12/01 18:10

一般的には、両辺の原子の数が揃うように連立方程式を立てて計算します。

これを未定係数法と呼びます（参考URL）。
ただし、これは数学的に無理矢理に解いているので、あまり教育的、化学的ではないと思います。

そこで、考え方ですが、この反応は酸化還元反応なので、酸化数の変化に注目します。
酸化されたのはCuであり、酸化数は0から+2になっています。
還元されたのは硝酸です。ただし、右辺を見れば硝酸イオンが残っていますので、左辺の４個の硝酸の内で、２個はそのまま残ったことになり、酸化還元に関与したのは２個です。硝酸におけるNの酸化数は+5です。これはHが+1、Oが-2、全体で0と言うことから計算できます。NO2のNの酸化数は+4です。すなわち、+5が+4になったことになります。それ以外のものには酸化数の変化はありません。
これをCuの酸化数の変化と考えあわせれば、CuとHNO3は1：2で反応することがわかります。

こういったことに基づいて、CuとHNO3からNO2とCu2+が生じる反応全体を考えます。
上述のように、CuとHNO3は1：2で反応しますので、
Cu + 2HNO3 → Cu2+ + 2OH- + 2NO2
になることがわかります。これが反応の本質部分です。
ただし、反応系には過剰のHNO3が存在しますので、それがCu2+とくっついて塩になります。すなわち、
Cu2+ + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2OH- + 2H+
すなわち、
Cu2+ + 2HNO3 → Cu(NO3)2 + 2H2O

これをはじめの式と足しあわせれば、
Cu + ４HNO3→　Cu(NO3)2 + ２H2O + ２NO2
になります。

硝酸には酸化に関与したものと、中和（塩の形成）に関与したものがあると言うことになります。

参考URL：http://www.tennoji-h.oku.ed.jp/tennoji/oka/2004/ …