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酸化銅,酸化鉄は炭素を使って還元でき,その結果発生した二酸化炭素は,マグネシウムで還元できます。

ちなみに酸化銅と酸化鉄だったら酸化銅の方が還元しやすいですね。

つまり,酸素との結びつきの強い順(酸化されやすい順)は,Mg>C>Fe>Cuだと思います。

この順は,イオン化傾向に似ていると思うのですが,化学的に関係があるのでしょうか?

理論的なことも含めて,わかりやすく教えていただけると助かります。

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A 回答 (2件)

イオン化傾向=酸化されやすい順なんですが……


(正確には≒だけれど、高校レベルでは=でいい)

Mgが電子を(2つ)失ってMg^2+というイオンになる、
つまり電子を失うので酸化ですよね。
全く同じ事をほんの少しだけ違う視点で述べているだけです。
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イオン化傾向は金属が液中(主に水)で陽イオンになる傾向のことで、大きい順に並べたものをイオン化列といいます。


ここで、陽イオンになるということは電子を手放すということですよね。つまり酸化するということです。
そして酸化とは、酸素と結合することでもあります。

つまり、化学的に関係があるとかそういうことではなくて、イオン化傾向の大きい金属は酸化されやすい金属ということになります。
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この回答へのお礼

No1,2の方 お返事ありがとうございました。すぐにお礼をしなければいけなかったのですが,閲覧はできるけれども返事がかけない状態がしばらく続いており,お返事が遅くなってしまいました。

ていねいなお返事ありがとうございました。

お礼日時:2005/06/04 10:51

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Q炭素と銅のボルタ電池は可能ですか?

中学校の問題集に、水溶液が塩酸、電極が亜鉛と銅のボルタ電池で、
亜鉛を炭素に変えた時電流は流れるかという問題があり、正解は
「流れる」となっていましたが納得できません。
もし、流れるのなら、陰極はどちらで、どのような変化をするので
しょうか。教えてください。

Aベストアンサー

#2 です.一応,電気化学は専門ということにしています.

まず,#3 で紹介されている,炭素を基準電極にしてというような実験は,電気化学的にはまったく無意味です (断言します).そのような実験法の結果を使って議論して電気化学関連の論文誌に投稿すれば,100%却下されます (もし掲載されていれば,読者から編集委員会宛に抗議が殺到するかもしれません.あるいはその論文誌自体の評判が暴落します).

炭素電極の炭素それ自体は反応しません.また炭素電極が塩酸中などで示す自然電位の物理化学的意味はまったく解析不能で,また再現性もなく,基準点に取る合理性がありません.

#3,4 の方のご指摘の,電池であることをどう捉えるか,というのは大きな問題です.化学熱力学で化学電池を取り扱う際には平衡熱力学の流れの中で扱うため,電流はまったく流れない条件での起電力を扱います.酸化還元電位などの議論が可能なのは,厳密にはこの電流が流れていない状態に限られることに注意する必要があります.
電流を (ある程度の時間に渡って持続的に) 取り出すという観点から考えれば,炭素-銅のボルタ電池は成立しません.そのようなことが可能な酸化還元系が存在していないからです.
でありながら,「実際にやってみたら電池になった」という人が出てくる可能性は否定できない,というのが私が #2 で書いた内容です.この観察には電池をどう捉えるかという問題と切り離すことはできないので,「何で検出するかによりますし」と書いたのです.
たとえば,今のデジタルテスターはむかしのアナログテスターと違って,内部に流れる電流が桁違いに少ないため,むかしは高価な機械を使わなくてはできなかった「電流を流さずに電圧を測る」ということにかなり近い測定ができてしまいます.この観点では,電位差は検出されるでしょうから,電池になっているという主張も可能です.電位差が発生する理由は,銅側は銅の表面にある酸化銅と金属銅との間の平衡に起因する電位でしょうし,炭素については表面官能基や吸着酸素,溶存酸素などかもしれません.炭素表面の触媒活性も無視できず,水素イオン-気体水素の平衡も関与しているかもしれません.炭素電極の由来や前処理にもよるでしょうが,汚れや不純物かもしれません.
しかし,これらは量的に十分にあるとは考えにくいものばかりです.したがって電流を持続的に流し続けることは無理でしょう.
最近の理科実験にはよく電子オルゴールが使われているようですが,仮にその消費電流を 1μA とすれば,10秒間持続させるには 10^-5 C の電気量が必要で,これは電子 10^-5/96500 = 10^-10 mol に相当します.このくらいなら表面吸着種だけでもまかなえなくはありません.もちろん電極の大きさにもよりますが,炭素電極の実効表面積はけっこう大きいですし (たいていの炭素電極は多孔質です.ガラス質の無孔性のものもありますが高価ですし中学校等の理科室にふつうにあるとは思えません),銅板もふつうはそれなりのサイズですから.
しかし,これは「ボルタ電池」ではないでしょう.ボルタ電池の流れの中で扱うべきものではありません.
高校化学でボルタ電池を扱わないのは妥当です.指摘されているように,この電池には「簡単に電池 (電気) が作れる」ということと,歴史的な意味以外には,教育的な価値がないからです.これを中途半端な理解で使ってしまうと,電池と酸化還元電位やイオン化傾向との間の物理化学的関連性の理解に障害になることは想像に難くありません.「ボルタ電池の理論的な起電力」云々という話があちこちで出てくることこそ,電池の化学が理解されてないままに教材として使われていることの証左なんでしょう.残念なことです.

#2 です.一応,電気化学は専門ということにしています.

まず,#3 で紹介されている,炭素を基準電極にしてというような実験は,電気化学的にはまったく無意味です (断言します).そのような実験法の結果を使って議論して電気化学関連の論文誌に投稿すれば,100%却下されます (もし掲載されていれば,読者から編集委員会宛に抗議が殺到するかもしれません.あるいはその論文誌自体の評判が暴落します).

炭素電極の炭素それ自体は反応しません.また炭素電極が塩酸中などで示す自然電位の物理化学的意味は...続きを読む

Qほかの物質より酸化される性質をもつもの   還元剤

問題集より
ほかの物質より酸化される性質をもつもの・・・ 還元剤
 以上は正解でそうです。
 
私的には、酸化剤 と思うのですが
 皆さんどう思われますか
 よろしくお願いします。

Aベストアンサー

>私的には、酸化剤 と思うのですが
 逆ですよ。私的にも公的にも還元剤でしょ(^^)
 この程度で、間違えるという事は酸化還元反応の単元が抜け落ちています。

↓抜けているところ
★酸化還元反応は、酸と塩基のようにあくまで同時に起こるものです。
例) Cu²⁺ + Zn ⇔ Cu + Zn²⁺
 銅は電子を受け取り還元されています。亜鉛は電子を失い酸化されています。
銅イオンに注目すると
Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺
 ̄ ̄Cu²⁺ -還元--> ̄ ̄Cu    
  銅が還元されているので、銅イオンにとって亜鉛は還元剤

亜鉛に注目すると
Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺
     ̄ ̄Zn²⁺ --酸化 --> ̄ ̄Zn²⁺
  亜鉛が酸化されているので、亜鉛にとって銅は酸化剤

逆反応
銅に着目すると、
Cu²⁺ + Zn ← Cu + Zn²⁺
 ̄ ̄Cu²⁺ <-還元-- ̄ ̄Cu    
  銅が酸化されているので、銅にとって亜鉛は酸化剤

亜鉛に注目すると
Cu²⁺ + Zn ← Cu + Zn²⁺
     ̄ ̄Zn²⁺ <--酸化 -- ̄ ̄Zn²⁺
  亜鉛イオンが還元されているので、亜鉛イオンにとって銅は還元剤

亜鉛と銅を比較すると、亜鉛のほうが酸化され易い
 K Ca Na Mg Zn Fe Ni Sn Pb H Cu Hg PT Au イオン化傾向
<---- 大きい(酸化されやすい) (還元されやすい)小さい--->

 亜鉛は銅よりも参加されやすいために、
銅を還元しますから、還元する還元剤ですね。
 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄
 よって、反応は右に進みます。

>ほかの物質より酸化される性質をもつもの・・・ 還元剤
 これは正確には正しくはありません。
正しくは、
 相手の物質により酸化されるの・・・ 還元剤
 その反応によって自身が酸化された場合は還元剤
と理解すべきです。

具体的な例を過酸化水素は一般的には酸化剤(自身は還元されやすい)として知られています。
2KI + H₂O₂ = I₂ + 2KOH
 K⁺ H⁺ は変化していませんが、2I⁻ → I₂ と電子を失って酸化
 O⁻ → O²⁻ と電子を受け取って還元されている。
 よって過酸化水素は酸化剤
  
H₂S + H₂O₂ = S + 2H₂O
 同様
一方---------------
O₃ + H₂O₂ → H₂O + 2O₂
  オゾンが還元されていますから
 過酸化水素は還元剤
2HNO₃ + 3H₂O₂ → 2NO + 4H₂O + 3O₂
Ag₂O + H₂O₂ → 2Ag + H₂O + O₂
 同様にH₂O₂は還元剤

★そんなおかしな説明ではなく
 相手の物質により酸化されるの・・・ 還元剤
 その反応によって自身が酸化された場合は還元剤

  ・・・相手は還元されています。
  ・・・相手は自身にとっては酸化剤
     ̄ ̄ ̄ ̄ ̄

とちゃんとした理解をしましょう。

>私的には、酸化剤 と思うのですが
 逆ですよ。私的にも公的にも還元剤でしょ(^^)
 この程度で、間違えるという事は酸化還元反応の単元が抜け落ちています。

↓抜けているところ
★酸化還元反応は、酸と塩基のようにあくまで同時に起こるものです。
例) Cu²⁺ + Zn ⇔ Cu + Zn²⁺
 銅は電子を受け取り還元されています。亜鉛は電子を失い酸化されています。
銅イオンに注目すると
Cu²⁺ + Zn → Cu + Zn²⁺
 ̄ ̄Cu²⁺ -還元--> ̄ ̄Cu    
  銅が還元されているので、銅イオンにとって亜鉛は...続きを読む

Q酸化銀の分解と酸化銅の還元について

酸化銀の分解と酸化銅の還元について
酸化銀の分解(2Ag(2)O→4Ag+O(2))、酸化銅の還元(2CuO+C→2Cu+CO(2))を比べて、
酸化銀の分解はただ加熱するだけで銀をとれるが、酸化銅の還元は炭素を加えないと銅がとれない。
コレはなぜか?と聞かれました。
ボクは「“酸化銀は200度になると分解する”という性質があるから」と考えたのですが、どうでしょうか?

Aベストアンサー

基本的な考え方は高温にすれば分解しやすいということです。
これをエントロピー増加の法則といいます。

従って、酸化銅も高温にすれば酸素を出します。
(1000℃くらい) 4CuO → 2Cu2O + O2
(1500℃くらい) 2CuO → 2Cu + O2

問題となるのは分解する温度が極端に違うことです。
1つはイオン化傾向が銅の方が大きく、酸素と結合しやすいこと。
2つ目は2価のイオンなので酸素との結合(クーロン力)が強いこと
ではないでしょうか。

Q元素と原子の違いを教えてください

元素と原子の違いをわかりやすく教えてください。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

難しい話は、抜きにして説明します。“原子”とは、構造上の説明に使われ、例えば原子番号、性質、原子質量などを説明する際に使われます。それに対して“元素”というのは、説明した“原子”が単純で明確にどう表記出来るのか??とした時に、考えるのです。ですから、“元素”というのは、単に名前と記号なのです。もう一つ+αで説明すると、“分子”とは、“原子”が結合したもので、これには、化学的な性質を伴います。ですから、分子は、何から出来ている??と問うた時に、“原子”から出来ていると説明出来るのです。長くなりましたが、化学的or物理的な性質が絡むものを“原子”、“分子”とし、“元素”とは、単純に記号や名前で表記する際に使われます。

Qマグネシウムと水の反応

ナトリウムは常温水と反応するが、
イオン化傾向がナトリウムより一段階小さいマグネシウムは
常温水とは反応しない。

と一般的にはなっているようです。
しかし、今日、学校の実験で、
水道水にマグネシウムリボンを入れてみたら
じわじわマグネシウムに気泡がつき、(水素と思われる)
BTB液を加えると水溶液は青色に変色しました。
水酸化マグネシウムが生成されたようですが、
これは、マグネシウムは常温水と反応する
とみなしてよいものでしょうか。

Aベストアンサー

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

(2)水との反応
 マグネシウムリボンを薄めた塩酸の中に入れ表面を解かしてきれいにします。2本の試験管に精製水を入れフェノールフタレイン溶液を加えます。片方にきれいにしたマグネシウム、他方にそのままのマグネシウムを入れて静置しておきます。入れてすぐにリボンの表面に沿って赤い色が広がるのが両方の試験管で見られます。コレはすぐに分かります。でもゆっくりしか反応しません。試験管全体に広がるのには時間がかかります。泡もかすかに分かる程度です。かき混ぜがありませんので溶液全体が赤くなるというところまでは行きません。半時間ほどして試験管を振って見るとリボンそのままの方は炭酸水素ナトリウムぐらいの発色でした。きれいにしたリボンの方はもう少し赤い色でした。

マグネシウムはアルミニウムよりもかなり反応性が高いです。表面の酸化被膜もアルミニウムほど強固なものではありません。

室温の水とゆっくり反応すると考えていいと思います。
でもCaやNaに比べると「極端に遅い」と言っていいほどです。フェノールフタレインの発色はすぐに分かるのですから生徒実験で充分確認できるレベルです。

kuuya様の質問の通りだと思います。

酸化還元電位の値は#7に載せています。

#9に対する補足です。

前の職場に行っていくつか確かめてきました。
(1)教材用に使っているマグネシウムリボンの純度について
   #9に写真の載っているURLを引用しておきました。
   純度は99.9%で幅3.2mm,厚さ0.2mmのリボンです。箱にはmade in England と書いてありますが会社名はありません。保存中のものはたいてい表面が黒くなっています。この黒い物質は酸に溶けます。多分表面に針状に結晶が成長しているのだと思います。

(2)水との反応
 ...続きを読む

Q酸化銅が水素で還元できるのはなぜですか?

CuO+H2→Cu+H2O

イオン化傾向は水素のほうが高いはずつまり水素のほうが還元しやすい。
この式では水素が酸化して、銅が還元されてます。こんなことはありえないんじゃないんですか?

ちなみに加熱してます。銅イオンが水素で還元できるのはなぜですか?

むしろCu+H2O→CuO+H2 ってなるのはわかるけど。

Aベストアンサー

>イオン化傾向は水素のほうが高いはずつまり水素のほうが還元しやすい。

逆。
イオン化しやすいということは酸化されやすいということ。
銅イオンが還元されるということはイオン化したものが単体になるということ。

Q酸化銀を加熱すると銀になるのはなぜ?

酸化銀を加熱すると銀になるのはどうしてなんですか?
銀を加熱すると酸化銀になるのはわかりますが、なぜその逆が起こるのでしょうか?

教えて下さい。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

以下の3つの事実があります。

1金属は、空気中の酸素と反応し、酸化物になる性質を持つ。
 その性質には強い弱いがあり、速やかに反応するものや長時間かけて反応するもの、
 何も無ければほぼ反応しないものなどがある。

2化学反応は温度が高いほど速やかに進行する。
 一般には10℃上がれば2~3倍早く進行する。
 つまり、100度温度が上がれば1000~59000倍に、
 200度温度が上がれば100万倍~35億倍に早くなる。
 過熱すると酸素との化学反応も早くなり、速やかに酸化物へと変化するようになる。

3金属は高温では酸化物ではなく単体でいたほうが安定である。
 もちろん金属ごとにその性質の違いがあるが、1と関連して、
 常温で速やかに酸素と結びつく=酸素と強く結合する性質のものは超高温を必要とする
 逆に常温ではあまり結びつかない=酸素との結合が弱いものは
 ちょっと過熱した状態でさえ、酸素と結びつくよりも離れていた方が安定になる。

これらの現象が相まっておこります。
ほら、鉄の精錬も高温にして行っているでしょう。
いろいろな理由がありますが、高温ほど単体のほうが安定するというのも理由の一つです。

以下の3つの事実があります。

1金属は、空気中の酸素と反応し、酸化物になる性質を持つ。
 その性質には強い弱いがあり、速やかに反応するものや長時間かけて反応するもの、
 何も無ければほぼ反応しないものなどがある。

2化学反応は温度が高いほど速やかに進行する。
 一般には10℃上がれば2~3倍早く進行する。
 つまり、100度温度が上がれば1000~59000倍に、
 200度温度が上がれば100万倍~35億倍に早くなる。
 過熱すると酸素との化学反応も早くなり、速やかに酸化物へと変化するようになる。

3...続きを読む

Q酸化銀は、どうやって作る?

 銀は、酸素と結びつきにくいという話をききました。
 だから、加熱というきっかけを与えると、分解するとのこと・・。
 
 「では、そもそも酸化銀はどのようにして結びついたのだろうか?」
 という疑問が浮かびました。
 
 ご存知の方、どうぞ宜しくお願い致します!

Aベストアンサー

金属銀あるいは銀の化合物を硝酸(*1)を使用して硝酸銀の水溶液にした後、
水酸化ナトリウム水溶液などによって沈殿(*2)させます。

*1:硝酸は酸化性を持つため、水素よりイオン化傾向の高い銀でも溶かせる
   のがポイント。
*2:水酸化銀は常温では非常に不安定なため、(微視的には)一旦水酸化銀
   になっても、目に見える大きさの粒子になる前に、脱水によって酸化銀に
   なります。( 2 Ag(OH) → Ag2O↓ + H2O)

wiki・酸化銀(I)
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E5%8C%96%E9%8A%80%28I%29


※「酸化銀」には、幾つかの価数がありえますが、もっとも一般的と思われる
  酸化銀(I)について回答しました。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%85%B8%E5%8C%96%E9%8A%80

Q分子を作る 作らない <中2理科です>

分子を作る作らないの違いとはなんですか?

なにを見ればわかりますか?

ネットで調べて、塩化ナトリウムはNaClなので1:1なので分子を作らないとわかったのですが、酸化鉄はFe2O3なのになぜ分子を作らないのですか?

数字が大きいから関係ないのですか?

大きい数字はなんですか?(普通は右下にある気が・・・)

あと、単体の方の分子を作る作らないの違いとはなんですか?

教えてください

しつもんが多くてすみません・・・。

Aベストアンサー

詳しい理由は高校の化学で習いますが中学レベルで考えるなら

分子を作らないものは「金属や金属の化合物、炭素や硫黄」
分子は作るものはそれ以外ぐらいに考えておけばいいです。

ナトリウムと鉄は金属なので分子を作りません。

数字は原子の数です。酸化鉄Fe2O3は鉄原子2個に酸素原子3個がくっついて出来てると
いう意味です。この辺は高校の化学でやります。

参考URL:http://www.max.hi-ho.ne.jp/lylle/genshi2.html

Q有機物と無機物の違いはなんですか?

稚拙な質問ですいません。
有機物の定義とはなんでしょうか?
無機物とどこで線が引かれるのでしょうか?
有機化学と無機化学の違いはなんですか?
髪の毛は有機物?無機物?
ご教授ください

Aベストアンサー

有機物とは基本的に生物が作るもので炭素原子を含む物質です。また、それらから派生するような人工的で炭素を含む化合物も有機物です。ただ、一酸化炭素や二酸化炭素は炭素原子を含みますが無機物に分類されます。
無機物とは水や空気や金属など生物に由来しない物質です。


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