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酸化還元と電池・電気分解の問題

難易度 1教科書の例題レベル高校化学 酸化還元と電池・電気分解

硫酸で酸性にした水溶液中で、二クロム酸イオン は酸化剤としてはたらき、クロム(III)イオン に変化する。

この変化を、電子 と ・ を用いた電子を含むイオン反応式(半反応式)で表したとき、 が受け取る電子は何 か。整数で答えよ。

この問題で使うもの

この問題を解けるようになるまで(9 技能)
算数中学高校大学大学院

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  1. 原子・分子と化学式
  2. 実験器具の使い方と安全
  3. 気体の発生方法・性質・集め方
  4. 分解と化合(化学変化の種類)
  5. 酸化と還元
  6. イオンと電離・電解質
  7. 酸化・還元の定義
  8. 酸化数と酸化・還元の判定
  9. 電子を含むイオン反応式(半反応式)

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

「電子を含むイオン反応式(半反応式)」をつくる技能を使う。まず Cr の数をそろえ、Cr の酸化数の変化から電子の数を決めよう。

ヒント 2

中の Cr の酸化数は、O を 、総和をイオンの電荷 として求められる。

ヒント 3

Cr の酸化数は から に変化する。1 個あたり 3 減ることと、 1 個に Cr が何個含まれるかを合わせて考えよう。

答えと解説

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解説を読む

使う技能: 電子を含むイオン反応式(半反応式)のつくり方

手順 1(酸化数の変化以外の原子をそろえる前に、変化する原子の数をそろえる): 左辺に Cr が 2 個あるので、右辺の を 2 倍にする。

手順 2(電子の数を決める): 中の Cr の酸化数を とすると、O は 、総和はイオンの電荷 だから

Cr の酸化数は から へ 3 減る。Cr は 2 個あるので、受け取る電子は 個。

手順 3(O の数を でそろえる): 左辺の O 7 個に合わせ、右辺に を加える。

手順 4(H の数を でそろえる): 右辺の H は 個なので、左辺に を加える。

確認(電荷): 左辺 、右辺 で一致する。

この半反応式の係数から、 が受け取る電子は である。

別解

Cr の酸化数は Cr2O7^2- で +6、Cr^3+ で +3。Cr 1 原子あたり 3 個の電子を受け取り、Cr2O7^2- には Cr が 2 原子あるので 6 個。半反応式は 。左辺の電荷 、右辺 で一致、原子数も Cr 2, O 7, H 14 で一致。よって 1 mol が受け取る電子は 6 mol。

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