酸化還元と電池・電気分解（知識）の問題

難易度 2教科書の章末問題レベル高校化学酸化還元と電池・電気分解（知識）

過酸化水素 $H_{2} O_{2}$ は、反応する相手によって酸化剤としても還元剤としてもはたらく。次の化学反応式のうち、 $H_{2} O_{2}$ が還元剤としてはたらいているものとして最も適当なものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。

ア　 $H_{2} O_{2} + 2KI + H_{2} S O_{4} ⟶ I_{2} + K_{2} S O_{4} + 2 H_{2} O$
イ　 $2KMn O_{4} + 5 H_{2} O_{2} + 3 H_{2} S O_{4} ⟶ 2MnS O_{4} + K_{2} S O_{4} + 5 O_{2} + 8 H_{2} O$
ウ　 $H_{2} O_{2} + H_{2} S ⟶ S + 2 H_{2} O$
エ　 $H_{2} O_{2} + S O_{2} ⟶ H_{2} S O_{4}$
オ　 $H_{2} O_{2} + 2FeS O_{4} + H_{2} S O_{4} ⟶ F e_{2} (S O_{4})_{3} + 2 H_{2} O$

この問題で使うもの

酸化剤にも還元剤にもなる物質（説明と入口の問題）
酸化数と酸化・還元の判定（説明と入口の問題）
酸化剤と還元剤（説明と入口の問題）

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ヒント

行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。

ヒント 1

$H_{2} O_{2}$ 中の酸素原子の酸化数に注目し、反応後にどの物質になっているかを調べよう。

ヒント 2

$H_{2} O_{2}$ の O の酸化数は $- 1$ である。 $H_{2} O$ （や $H_{2} S O_{4}$ ）になれば $- 2$ に減少（還元された＝酸化剤）、 $O_{2}$ になれば $0$ に増加（酸化された＝還元剤）である。

ヒント 3

ア・ウ・オでは $H_{2} O_{2}$ が $H_{2} O$ になっている。エでは $S O_{2}$ の S の酸化数が増えていることに注意して、残りの選択肢を調べよう。

答えと解説

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イ

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解説を読む

$H_{2} O_{2}$ 中の酸素原子の酸化数は $- 1$ である。
- 酸化剤としてはたらくとき： $H_{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} ⟶ 2 H_{2} O$ （O の酸化数 $- 1 \to - 2$ 、還元される）
- 還元剤としてはたらくとき： $H_{2} O_{2} ⟶ O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-}$ （O の酸化数 $- 1 \to 0$ 、酸化される）

したがって、 $H_{2} O_{2}$ から酸素 $O_{2}$ が生じている反応では $H_{2} O_{2}$ は還元剤、水 $H_{2} O$ になっている反応では酸化剤としてはたらいている。

イ（正解）： $H_{2} O_{2}$ は $O_{2}$ になっており、O の酸化数が $- 1$ から $0$ に増加している。相手の $KMn O_{4}$ は強い酸化剤で、Mn の酸化数が $+ 7$ から $+ 2$ に減少している。よって $H_{2} O_{2}$ は還元剤である。

ほかの選択肢（いずれも $H_{2} O_{2}$ は酸化剤）
- ア： $H_{2} O_{2}$ は $H_{2} O$ になり（O： $- 1 \to - 2$ ）、 $I^{-}$ が $I_{2}$ に酸化されている（I： $- 1 \to 0$ ）。
- ウ： $H_{2} O_{2}$ は $H_{2} O$ になり、 $H_{2} S$ が $S$ に酸化されている（S： $- 2 \to 0$ ）。
- エ： $H_{2} O_{2}$ の O は $H_{2} S O_{4}$ 中で $- 2$ になっており還元されている。 $S O_{2}$ は $H_{2} S O_{4}$ に酸化されている（S： $+ 4 \to + 6$ ）。この反応では $S O_{2}$ が還元剤である。
- オ： $H_{2} O_{2}$ は $H_{2} O$ になり、 $F e^{2 +}$ が $F e^{3 +}$ に酸化されている（Fe： $+ 2 \to + 3$ ）。

別解

H2O2 が還元剤としてはたらくのは、自身が酸化されて酸素 O の酸化数が -1 から 0 に増加し、O2 を生じる反応である。
ア: KI の I^- が I2 に酸化され、H2O2 は O が -1 から -2 に減少(酸化剤)。
イ: KMnO4 の Mn が +7 から +2 に還元され、H2O2 は O2 に酸化される(O が -1 から 0)ので還元剤。
ウ: H2S の S が -2 から 0 に酸化され、H2O2 は酸化剤。
エ: SO2 の S が +4 から +6 に酸化され、H2O2 は酸化剤。
オ: Fe^2+ が Fe^3+ に酸化され、H2O2 は酸化剤。
よって答えはイ。

この問題の確認

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