酸化還元と電池・電気分解（知識）の問題

難易度 3共通テスト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 $H_{2} O_{2}$ と二酸化硫黄 $S O_{2}$ が関わる反応や性質について述べた次の記述のうち、誤っているものを、次のア〜オのうちから 1 つ選べ。ただし、反応はいずれも常温で行うものとする。

ア　硫酸酸性のヨウ化カリウム水溶液に過酸化水素水を加えると、ヨウ素が生じて溶液が褐色になる。このとき、過酸化水素は酸化剤としてはたらいている。
イ　硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液に二酸化硫黄を通じると、水溶液の赤紫色が消える。このとき、二酸化硫黄は還元剤としてはたらいている。
ウ　硫化水素の水溶液に二酸化硫黄を通じると、硫黄の単体が生じて溶液が白く濁る。このとき、二酸化硫黄は酸化剤としてはたらいている。
エ　二酸化硫黄は、色素などの物質を漂白するはたらきをもつ。この漂白作用は、主に二酸化硫黄の酸化作用によるものである。
オ　過酸化水素が酸化剤としてはたらくとき、過酸化水素中の酸素原子の酸化数は $- 1$ から $- 2$ に減少する。

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

過酸化水素の O と二酸化硫黄の S の酸化数に注目し、それぞれの反応で相手の物質がふつう酸化剤・還元剤のどちらとしてはたらくかを考えよう。

ヒント 2

ヨウ化カリウムと硫化水素は還元剤、過マンガン酸カリウムは酸化剤としてはたらく。相手が還元剤なら $H_{2} O_{2}$ や $S O_{2}$ は酸化剤に、相手が酸化剤なら還元剤になる。

ヒント 3

ア〜ウとオは、それぞれの反応の酸化数の変化から正誤が判断できる。残る漂白作用について、二酸化硫黄と塩素・オゾンなどの漂白のしくみの違いを思い出そう。

答えと解説

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エ

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解説を読む

$H_{2} O_{2}$ の $O$ の酸化数は $- 1$ 、 $S O_{2}$ の $S$ の酸化数は $+ 4$ で、どちらも中間の酸化数なので、相手によって酸化剤にも還元剤にもなる。

ア（正しい）： $H_{2} O_{2} + 2KI + H_{2} S O_{4} ⟶ I_{2} + 2 H_{2} O + K_{2} S O_{4}$ 。 $I$ の酸化数は $- 1 \to 0$ に増加して（ヨウ化物イオンが酸化されて）ヨウ素が生じ、溶液は褐色になる。 $H_{2} O_{2}$ は相手を酸化しているので酸化剤である。
イ（正しい）： $Mn O_{4}^{-}$ は強い酸化剤で、 $S O_{2}$ を酸化し、自身は $M n^{2 +}$ （ほぼ無色）に還元されるので赤紫色が消える。 $S O_{2}$ の $S$ の酸化数は $+ 4 \to + 6$ （ $S O_{4}^{2 -}$ ）に増加しており、 $S O_{2}$ は相手を還元する還元剤である。
ウ（正しい）： $2 H_{2} S + S O_{2} ⟶ 3S + 2 H_{2} O$ 。 $S O_{2}$ の $S$ の酸化数は $+ 4 \to 0$ に減少しており、 $S O_{2}$ は相手（ $H_{2} S$ ）を酸化する酸化剤としてはたらく。 $H_{2} S$ は強い還元剤なので、相手が $H_{2} S$ のときは $S O_{2}$ が酸化剤になる。
エ（誤り）：二酸化硫黄の漂白作用は、主に還元作用によるものである（還元漂白）。塩素やオゾン、過酸化水素などが酸化作用で漂白するのとは異なる。「酸化作用」が誤り。
オ（正しい）：酸化剤としてはたらく過酸化水素は $H_{2} O_{2} + 2 H^{+} + 2 e^{-} ⟶ 2 H_{2} O$ のように電子を受け取り、 $O$ の酸化数は $- 1$ から $- 2$ に減少する（還元剤としてはたらくときは $O_{2}$ を生じ、 $- 1 \to 0$ に増加する）。

よって誤っているものはエである。

別解

各選択肢を確かめる。

ア: $H_{2} O_{2} + 2KI + H_{2} S O_{4} \to I_{2} + K_{2} S O_{4} + 2 H_{2} O$ 。ヨウ素 $I_{2}$ が生じて褐色になる。 $H_{2} O_{2}$ は $I^{-}$ を酸化しており酸化剤。正しい。

イ: $Mn O_{4}^{-}$ （赤紫色）は $M n^{2 +}$ （ほぼ無色）に還元されて色が消える。 $S O_{2}$ は $S O_{4}^{2 -}$ に酸化されるので還元剤。正しい。

ウ: $S O_{2} + 2 H_{2} S \to 3S + 2 H_{2} O$ 。 $S O_{2}$ の S は $+ 4 \to 0$ に減少するので酸化剤。硫黄の単体で白濁する。正しい。

エ: 二酸化硫黄の漂白作用は、色素を還元することによるもの（還元作用）である。酸化作用ではない。誤り。

オ: $H_{2} O_{2}$ の O の酸化数は $- 1$ 。酸化剤としてはたらくとき $H_{2} O$ になり、O の酸化数は $- 2$ に減少する。正しい。

よって誤っているものはエ。確認: ア・イ・ウ・オはいずれも教科書の反応と酸化数の変化に一致し、エのみ『酸化作用』が『還元作用』と食い違う。

この問題の確認

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