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化学変化と化学反応式

物質の分解、原子・分子と化学式、化学変化と化学反応式、酸化と還元、化学変化と熱、質量の保存と質量の比を、実験と粒子のモデルで説明する。

このLessonでできるようになること

  • 2種類の物質が結びつく化学変化を説明できる
  • 原子の数をそろえて化学反応式を書ける
  • 酸化・還元と、化学変化にともなう熱の出入りを説明できる

前に習ったこと

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

物質どうしが結びつく化学変化

鉄粉と硫黄の粉末の混合物を加熱すると、反応が始まったあとは加熱をやめても反応が続き、黒い硫化鉄ができます。

調べること 加熱前(混合物) 加熱後(硫化鉄)
磁石を近づける 引きつけられる(鉄) 引きつけられない
うすい塩酸を加える においのない水素が出る 特有のにおい(腐った卵のにおい)の硫化水素が出る

性質がちがうので、硫化鉄は鉄とも硫黄ともちがう物質です。

化学反応式

化学変化を化学式で表したものを化学反応式といいます。水素と酸素から水ができる反応で、つくり方を確かめましょう。

水素と酸素が結びつく化学変化(粒子のモデル) 反応前は水素分子2個と酸素分子1個。原子の組み合わせが変わり、水分子2個ができる。原子の種類と数は変わらない。 反応前 H H H H O O 水素分子 2個 酸素分子 1個 反応後 O H H O H H 水分子 2個 H 4個・O 2個のまま
反応の前後で、原子の組み合わせだけが変わる
  1. 反応前の物質を左、反応後の物質を右に書き、→ で結ぶ:H₂ + O₂ → H₂O
  2. 左右で原子の数を比べる:O が左に2個、右に1個
  3. 分子の数(係数)を変えてそろえる:2H₂ + O₂ → 2H₂O

化学式の右下の数字は変えません。変えると別の物質になってしまいます。

反応 化学反応式
炭素の燃焼 C + O₂ → CO₂
銅の酸化 2Cu + O₂ → 2CuO
マグネシウムの燃焼 2Mg + O₂ → 2MgO
鉄と硫黄 Fe + S → FeS
水の電気分解 2H₂O → 2H₂ + O₂

化学反応式のラボで、係数をそろえる練習ができます。

酸化と還元

物質が酸素と結びつくことを酸化、できた物質を酸化物といいます。熱や光を出しながら激しく酸化することを燃焼といいます。

酸化物から酸素がうばわれることを還元といいます。酸化銅と炭素の混合物を加熱すると、炭素が酸化銅から酸素をうばいます。

酸化銅の還元(粒子のモデル) 酸化銅2個と炭素1個を加熱すると、炭素が酸化銅から酸素をうばい、銅2個と二酸化炭素1個になる。 2CuO C Cu O Cu O C 還元:酸化銅 → 銅 酸化:炭素 → 二酸化炭素 2Cu CO₂ Cu Cu O C O
還元と酸化は同時に起こる
\[2\text{CuO} + \text{C} \rightarrow 2\text{Cu} + \text{CO}_2\]

酸化銅は還元されて赤色の銅になり、炭素は酸化されて二酸化炭素(石灰水を白くにごらせる)になります。

化学変化と熱

種類 例 まわりの温度
発熱反応 化学かいろ(鉄粉の酸化)、燃焼 上がる
吸熱反応 炭酸水素ナトリウムとクエン酸を水の中で混ぜる、水酸化バリウムと塩化アンモニウムを混ぜる 下がる

例題

係数で原子の数をそろえよう

マグネシウムが燃焼して酸化マグネシウム(MgO)ができる化学反応式を書こう。

解き方

Mg + O₂ → MgO では O が左2個・右1個。右を 2MgO にすると Mg が2個必要なので、左を 2Mg にする。2Mg + O₂ → 2MgO。

自分でやってみる

問題を読み込んでいます…

間違えやすいポイント

「H₂O を H₂O₂ にして O をそろえる」

右下の数字を変えると別の物質(過酸化水素)になる。そろえるのは前の係数。

「還元だけが起こる」

酸素をうばわれる物質があれば、同時に酸素を受け取る物質(酸化される物質)がある。

まとめ

確かめること できること
1 2種類の物質が結びつく化学変化を説明できる
2 原子の数をそろえて化学反応式を書ける
3 酸化・還元と、化学変化にともなう熱の出入りを説明できる

理解度チェック

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