中2理科「酸化銅の還元」同時に酸化も起こる反応!

中学2年理科の最初に登場する分野「化学変化」について学習していきます。今回のテーマは「還元」です。銅君と酸素ちゃんの恋愛事情で、化学反応式まで書けるようにマスターしてしまいましょう。

還元とは

還元とは、簡単に言うと酸化と正反対の反応になります。還元とは、酸化物から酸素をとり去る化学変化です。物質の酸素との反応のしやすさによって、酸化物から酸素をとり去ることができるのです。

また、このときに酸素をとり去った物質は、酸化されることも覚えておきましょう。つまり、還元が起こると、同時に酸化という化学変化も起こることになります。

ポイント

還元とは、酸化物から酸素をとり去る化学変化!同時に酸化も起こる!

酸化銅の還元

銅を空気中で加熱すると、空気中の酸素が化合して黒色の酸化銅になります。この酸化銅をただ加熱しても何の変化も起こりませんが、炭の粉(炭素)を混ぜて加熱すると、酸化銅から酸素が外れて銅に還元され、炭素は逆に酸素が化合して二酸化炭素になります。

酸化銅の還元

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酸化銅の色の変化

黒色の酸化銅ですが、炭素によって完全に還元が完了すると、赤褐色の銅になります。色の変化を聞いてきますので、しっかりと覚えておきましょう。また酸化銅は金属ではありませんが、銅には金属の性質が現れます。

  • みがくと金属特有の光沢がでる。
  • たたいてのばしたり、曲げたり加工がしやすい。
  • 熱や電気をよく通す。

発生する気体は二酸化炭素です。石灰水に通すと白くにごることは大丈夫でしょう。

還元されたもの、還元されてできたもの

ここで、みんながよく間違う問題が出題されます。それは、「還元されたもの」「還元されてできたもの」と「酸化されたもの」「酸化されてできたもの」です。

  • 還元されたもの→酸化銅
  • 還元されてできたもの→銅
  • 酸化されたもの→炭素
  • 酸化されてできたもの→二酸化炭素

酸素と化合しやすい原子

また、この実験で、酸素と化合しやすい原子が何であるかもわかります。加熱前は銅Cuと酸素Oが結合していましたが、加熱後は炭素Cと酸素Oが結合しています。

このことから、酸素Oは、銅Cuよりも炭素Cと結合しやすいことがわかります。

酸化銅の水素による還元

酸化銅は、炭素Cだけでなく水素H2によっても還元できます。これは、酸素Oが銅Cuよりも水素Hと結合しやすいからです。水素は酸化されて水になります。

酸化銅+水素→銅+水

CuO+H2→Cu+H2O

酸化銅は有機物でも還元できる

酸化銅は、炭素Cと水素Hで還元できることがわかりました。ということは、炭素Cと水素Hを含む物質である有機物で酸化銅は還元できることになります。有機物は炭素Cと水素Hを含む物質で、有機物を燃焼させると、二酸化炭素CO2と水H2Oが発生しましたね。

酸化銅+有機物(C、H)→銅+二酸化炭素(CO2)+水(H2O)

人類は、地球上にある酸化銅を有機物で還元することで、銅という金属を使えるようになったのですね。

酸化銅の還元の練習問題

  1. 還元とは何か、簡単に説明せよ。
  2. 還元が起こるときに同時に起こる変化は何か。
  3. 酸化銅と炭を混ぜて加熱すると、何という気体が発生するか。化学式で答えよ。
  4. 酸化銅と済の粉を混ぜて加熱すると、試験管内の物質の色は何色から何色になるか。
  5. 酸化銅を炭の粉で還元したときの化学反応式をかけ。
  6. 酸化銅を水素で還元すると、銅と何という物質ができるか。
  7. 酸素は銅と炭素のどちらと結合しやすいか。
  8. 酸化銅と炭素を混ぜて加熱したとき、還元される物質は何か。
  9. 酸化銅と炭素を混ぜて加熱したとき、還元されてできる物質は何か。
  10. 酸化銅と炭素を混ぜて加熱したとき、酸化される物質は何か。
  11. 酸化銅と炭素を混ぜて加熱したとき、酸化されてできる物質は何か。
  12. 酸化銅は炭素や水素で還元できることから、どんな物質で還元できるとわかるか。

解答

  1. 酸化物から酸素を取り去る化学変化。
  2. 酸化
  3. CO2
  4. 黒色から赤褐色
  5. 2CuO+C→2Cu+CO2
  6. 炭素
  7. 酸化銅
  8. 炭素
  9. 二酸化炭素
  10. 有機物
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