酸化剤!?還元剤!?

昨日も化学について質問した者なんですが、またわからない問題が・・・たよってばかりなのですが、教えてください。

問:次の各物質の反応を、化学反応式で表せ。
(1) FeSO4とH2O2(硫酸酸性)

といった問題で、まず、酸化剤と還元剤にわけるじゃないですか？
その分ける時なんですが、FeSO4がFe2＋，SO↓4↑2－ に分けられるのはわかるのですが、解説をみると、Fe2＋で還元剤としているのですが、なぜFe2＋だけを見て還元剤として、SO↓4↑2－ はどうなったのですか？
片方のH2O2はもう片方が還元剤となったから、酸化剤となったのですか？
酸化剤と還元剤の決め方がわかりません。
よろしくお願いします・・・

No.3 ベストアンサー 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/03/05 12:25

＃２です、ちょっとした勘違い。

ご質問のを深読みしすぎました。足りないところもありました。
>片方のH2O2はもう片方が還元剤となったから、酸化剤となったのですか？
この「片方」と「もう片方」を過酸化水素の自己分解だと思ってしまいましたが、
Ｆｅ（2+)が還元剤になったからＨ2Ｏ2が酸化剤になったのですか。
と言う意味のようですね。
はい。ある意味おっしゃるとおりです。
過酸化水素は酸化剤にもなれるし還元剤にもなります。
硫酸酸性、過マンガン酸カリで過酸化水素を酸化して「標定」することも出来ますし、
今回のようにＦｅ(2+)を酸化してＦe(3+)にすることも出来ます。
そして私が、余談に逸れていって仕舞ったように、自己分解で、1分子が酸化剤もう1分子が還元剤という器用なことも出来ます。

この回答へのお礼

ありがとうございます^^
質問の仕方が悪くてすみません＞＜
>片方のH2O2はもう片方が還元剤となったから、酸化剤となったのですか？
これについては理解することができました。
SO4(2-）を使わずFe2+を使うのかはまだ少しわからないです・・・

お礼日時：2006/03/05 12:38

No.5 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/03/05 17:53

>SO4(2-）を使わずFe2+を使うのかはまだ少しわからないです・・・

ここから先は、谷間があるので
１．真っ直ぐ進む→専門的な知識まで恐れず踏み込む。難関だが好奇心「超」旺盛ならお薦め。ただし、大学の教養の教科書の一番厚いヤツ一冊をこの夏休みまでに読む。
２．回り道をして少し分った積もりになる→危険。中途半端な知識の受け売りになる。
３．今は残念だが丸暗記して、次回出て来たら、ぶっ殺す→通常のやり方、挫折することもないし、誤解することもない。
どれにしますか？^o^

No.4 回答者： w-palace 回答日時： 2006/03/05 12:37

酸化還元を考えるときには、構成原子の酸化数の変化を考える必要があります。

酸化数が増加すれば酸化されている（他のものを還元している）ことになります。

酸化数の決め方についてはそれなりの規則がありますが、全体の整合性についても考える必要があります。
ご質問の場合には、Feの酸化数が変化すると考える方が、全体としての整合性がとれることになります。

一般論として、遷移金属は何種類かの酸化数を取ることが多く、Feに関しても、2+と3+の酸化数の化合物が多く知られており、ここでもそのような変化があると考えるのが適当です。

たとえば、FeCl2とFeCl3という化合物がありますが、Feの酸化数について、前者が+3、後者が+2と考えます。Feの酸化数を+2に固定してClの酸化数が、前者で-1、後者で-(2/3)と考えたりするのは不自然でもあり、それ以外の化合物を考えた場合との整合性がなくなります。

上述の事項をふまえて説明すれば、ご質問の反応の場合には、Fe2+はFe3+へと酸化されやすく、H2O2は比較的強い酸化力をもつ物質であるために、Fe2+がFe3+に酸化されると考えるのが妥当であるということです。
実際に生成物として、H2OとFeCl3が得られます。

なお、H2O2は常に酸化剤になるわけではなく、KMnO4などの強い酸化剤があれば還元剤ともなります。

No.2 回答者： doc_sunday 回答日時： 2006/03/05 11:20

ご苦労様です。

^^
(1) FeSO4とH2O2(硫酸酸性)
これって、本当はFentonの化学と言って化学の中では最大の難問の一つなんです。
出した先生は「何にも知ら無い」んでしょう。^^
で、知ら無い先生に合わせることにしましょう。

>Fe2＋で還元剤としているのですが、なぜFe2＋だけを見て還元剤として、SO↓4↑2－ はどうなったのですか？
まず、Ｆe(2+)の方に注目しましょう。
鉄には様々な酸化状態があり得ます。遷移金属だから。^^　でも通常考えなくてはならないのは０(金属）、+２（昔第1鉄と呼ばれていました）と+３(昔第二鉄と呼ばれていました。通常の酸化では+３までで終わりです）の三つを考えればいいのです。
で、今はＦｅ(2+)ですから、金属鉄を除くと、他の化学種に電子を与えてＦe(3+)になる還元剤＝他に電子を与える能力のあるもの、と考えれば良いわけです。
では硫酸イオン(-2)の方はどうでしょう。
硫酸を酸化できるでしょうか。出来ます。過硫酸(実際はここにある過酸化水素で酸化します）が出来ますが、非常に不安定で、すぐ硫酸と過酸化水素に戻ってしまいます。
硫酸は還元できるでしょうか。出来ます。硫酸は三酸化イオウを水に溶かして作ります。三酸化イオウはイオウを燃して作った二酸化イオウを触媒と酸素で酸化して作ります。でも一旦水に溶けてしまうと、硫酸は、二酸化イオウを水に溶かした亜硫酸より「安定」で、返って亜硫酸は還元剤として硫酸になろうとします。
結論として、硫酸（Ｈ2ＳＯ4)、硫酸水素イオン（ＨＳＯ4(-1))、硫酸イオン（ＳＯ4(2-))のいずれも、通常の条件(特に水溶液）では酸化も還元もされません。
そこで硫酸は只の「酸」として「反応で構造は変わらない」ものと見なします。
ですから、ＳＯ4(2-)は「忘れて下さい」。

>片方のH2O2はもう片方が還元剤となったから、酸化剤となったのですか？
過酸化水素の二酸化マンガン分解
２Ｈ2Ｏ2→２Ｈ2Ｏ + Ｏ2↑
では一分子の過酸化水素が酸化剤にもう一分子の過酸化水素が還元剤になります。
ですが、今回は違います。
Ｈ-Ｏ-Ｏ-ＨはＦe(2+)から電子を受け取り、ＨＯ-(水酸化物イオン)とＯＨ・ラジカル(ヒドロキシルラジカル）になり、Ｆe(2+)はＦe(3+)となります。
さらにＯＨ・はもう一つのＦe(2+)が反応して
ＯＨ・ + Ｆe(2+) → ＯＨ- + Ｆe(3+)
となりますから、
Ｈ2Ｏ2 + 2Ｆe(2+) → 2(ＯＨ-） + 2Ｆe(3+)
硫酸イオンも加えると。
2FeSO4 + Ｈ2Ｏ2 → 2(ＯＨ-） + 2Ｆe(3+) + 2(ＳＯ4(2-)）
これでは不便ですから「硫酸酸性」の硫酸を頂いてきて。
2FeSO4 + Ｈ2Ｏ2 + Ｈ2ＳＯ4 → ２Ｈ2Ｏ+ 2Ｆe(3+) + ３(ＳＯ4(2-)）
最後のイオンの部分は書き換えると
2Ｆe(3+)｛ＳＯ4(2-)｝(3/2)
となります。
まとめて、
2FeSO4 + Ｈ2Ｏ2 + Ｈ2ＳＯ4 → ２Ｈ2Ｏ+2Ｆe(3+)｛ＳＯ4(2-)｝(3/2)

No.1 回答者： ginlime 回答日時： 2006/03/05 10:13

本来はNernstの式から決定できる水溶液中の酸化還元電位の理解が必要な問題です。

定性的にはFe2+はFe3+になりうる性質を持っていますが、SO4の2-は安定です。この場合には硫酸酸性のこともあり、その後過酸化水素水が酸化剤として、Fe2+をFe3+に酸化すると考えるのが一般的と思います。
FeSo4が水溶液となってFe2+とSo4の2-となるのは塩ののイオン解離の問題であり、もとの化合物から見ればイオン性化合物でもともとFe2+の性質とSo4の2-の化合物ですからイオン解離によって酸化還元されたとは考えないのです、