酸化数

こんにちは、以前も同じ内容のことを質問しましたが、再度することをお許しください。酸化還元反応は難しいです(＠－＠：)
まず　Fe＋ H2SO4 → FeSO4＋ H2
という化学式でFeは酸化されると参考書には書いてあります。はじめのFeは０ということがわかるのですが、なぜ右のFeは＋２になるのでしょうか。これは左のSと右のSは等しいのですか?まったくわかりません。

次にCu 2H2SO4 →CuSO4 ＋ 2H2O＋ SO2
という式ですが、なぜCuは酸化されるのですか？はじめのCuは酸化数０ということはわかります。しかしふたつめのCuSO4はまったくわかりません。また同じように左のSと右のSは関係して同じ酸化数ですか？

教科書の説明がよくわからないのですが　化合物、単元子イオン、多元子イオン。言葉だけじゃわかりません。具体的な例をお願いできませんか？　
長々と質問すみませんでした。回答をぜひともお願いします。

No.1 回答者： Ichitsubo 回答日時： 2008/11/10 19:29

全然長くも何ともなく、むしろ説明が短くて分からないところが分からないですよ。

簡潔になるとは思いますが。

最初の質問もあとの質問も、どちらも硫酸イオンSO4^2-よりSの酸化数は+6です。基本的に酸や塩基の電離で酸化数は不変です。H2SO4のS+6であり、硫酸イオンSO4^2-のSも+6です。

＃イオン結合性の物質(≒無機化合物)ではイオンとして考えよ。

No.2 ベストアンサー 回答者： doc_sunday 回答日時： 2008/11/10 21:06

>Fe＋ H2SO4 → FeSO4＋ H2

＃1のお答えの通り、硫酸の硫黄は全く変化していません。
実際にはこの反応の場合、銅との反応とは違い、硫酸は解離しイオン化しています。
だから、
Fe(0) ＋ 2H+ ＋ SO4^(2-) → Fe^(2+) ＋ SO4^(2-)＋ H2↑
二つの水素イオンが還元されＨ+からＨ2になる一方で一つのＦe(0)が酸化されＦe^(2+)になりました。

>Cu (＋) 2H2SO4 →CuSO4 ＋ 2H2O＋ SO2
今度は銅が酸化されたときに水素は還元されていません。還元されたのは硫黄です。
熱濃硫酸で、
Ｃu(0) ＋ Ｈ2ＳＯ4 → Ｃu^(2+) ＋ ＳＯ2 ＋ Ｏ^(2-)
Ｈ2ＳＯ4 → ２Ｈ^+ ＋ ＳＯ4^（2-)
右辺の水素イオンと酸素イオンで水になります。銅イオンと硫酸イオンで硫酸銅になります。酸素は2-で変化しません。
硫黄が、硫酸[(ＨＯ)Ｓ(=Ｏ)2] のＳ(6+)から二酸化硫黄[Ｏ=Ｓ=Ｏ]のＳ(4+)へと還元されています。

No.3 回答者： htms42 回答日時： 2008/11/11 11:49

何が分からないのかがよく分かりません。

＞まず　Fe＋ H2SO4 → FeSO4＋ H2
＞はじめのFeは０ということがわかるのですが、なぜ右のFeは＋２になるのでしょうか。これは左のSと右のSは等しいのですか?まったくわかりません

「酸化数」というタイトルのご質問ですが
もしかしたらＦｅが２＋という価数のイオンになっていることがどうしてかというご質問なのではないでしょうか。（違っていたらごめんなさい！）

酸化数を習うとなにやら規則めいたことが書いてあります。規則に従って酸化数を決めることができると書いてあります。
単体の酸化数は　０　とするという規則も書いてあります。Ｈの酸化数＝＋１、酸素の酸化数＝－２というのも書いてあります。これを使うとＮａＯＨの中のＮａの酸化数は＋１であることが分かります。
ＦｅＳＯ４の中のＦｅ，Ｓの酸化数もこの規則で分かると考えたのではないでしょうか。でも２つ分からない元素があるのですから決まりません。ＮａＯＨのときはＮａ＋だと決まったのにどうしてかと思ったのではないでしょうか。

酸化数はイオンの価数を決める規則ではありません。
イオンの価数と矛盾しないように決めたものです。イオンでないものに対してもイオンの価数と似たような数値を当てはめて酸化の程度を知る手がかりを得ようとしているのです。

ある元素がどういうイオンになりうるかは電子配置から決まります。
化学の最初に周期表、電子配置、イオン、イオン結合性物質、共有結合、分子、・・・と学習してきたところで出て来たものです。
酸化数の規則はそれを踏まえたものであってそれに代わるものではないのです。
ＦｅはＦｅ^(２＋)，Ｆｅ^(３＋）と２つのイオンの可能性があります。
化合物の形がＦｅＳＯ４であると決まった段階でＦｅ^(２＋）であるということが決まるのです。Ｈ２ＳＯ４から出来たイオンがＳＯ４^(２－)だからです。これは既に中和の所でも出てきているはずです。

ＣｕＳＯ４も同様です。この化合物の形からＣｕ^(２＋)であることが決まります。

酸化数の規則の中に「単原子イオンの酸化数はイオンの価数に等しいとする」、「多原子イオンの場合、成分元素の酸化数の和がそのイオンの価数に等しいとする」というのもあります。イオンの価数のほうが先に決まっているのです。多原子イオンの成分原子は共有結合で結びついています。分子の破片のようなものです。全体ではイオンになっていますが成分原子はイオンではありません。それをあたかもイオンと同じように考えて価数に当たるものを割り振った値が酸化数です。酸化還元反応を考える時だけに当てはまる便宜的なものです。
イオンが先ですから同じ元素が含まれていても所属するイオンが異なれば酸化数は異なります。
硝酸アンモニウム　ＮＨ４ＮＯ３　は　ＮＨ４^(＋）とＮＯ３^(－）のイオンの組み合わせで出来ている物質です。中和反応で出てきたと思います。ＮＨ４^(＋）の中の窒素の酸化数は－３、ＮＯ３^(－）の中の窒素の酸化数は＋５です。

酸化数からイオンの価数が決まると思っている高校生が結構いるようです。何度もそういう質問を受けた経験があります。この質問ももしかしたらと思って回答を書きました。

No.4 回答者： ibachem 回答日時： 2008/11/13 18:02

これは、半反応式で説明できます。

まず、鉄の半反応式ですが、
Fe → Fe2+ + 2e-
となります。イオンは、イオンの価数が酸化数となりますので、鉄（II）イオンは+2となります。
また、硫酸イオン（SO4 2-）のSの酸化数は基本事項ですが酸素の酸化数は-2ですので、硫黄の酸化数は+6となります。硫酸イオン自体には変化が無いので、同じ酸化数といえます。
銅の半反応式は
Cu → Cu2+ + 2e-
となります。硫黄については上記の通りです。また、銅についても上記の通りの内容となります。
教科書の内容が分からないのであれば、化学科の先生に質問した方がよいでしょう。

No.5 回答者： km1939 回答日時： 2008/11/19 10:53

質問内容がはっきりしていません。

　酸化還元の意味がわからないのか、酸化数がわからないのか（例えば
　Fe~2+の2になる理由）質問からは判断出来ません。
　他の方が色々回答していますがそれを参考にすればあるていど知りたい
　ことが判るはずです。