【中学2年理科】酸化と燃焼のまとめとポイント・問題演習

シェアする

中学2年理科。化学変化の酸化と燃焼について学習します。銅やマグネシウムを空気中で加熱するとどのような変化が起こるのか、また、有機物を燃やすと何が発生するのかなどを学びます。問題演習もしっかり行えるように準備しています。

化合とは

化合とは、2種類以上の物質が結びついて、別の物質になる化学変化です。記号で表すと次のようになります。

A + B → C

この化学変化でできる物質を化合物といいます。化合は化学変化ですので、化合前のAやBと、化合物のCは全く別の物質になっていることがポイントです。

スポンサーリンク

酸化

化合の中に酸化という化学変化かがあります。酸化とは、物質と酸素が化合する化学変化です。記号で表すと次のようになります。

A + 酸素 → C

このときできる化合物Cを、特に酸化物といいます。酸化物の名前は、「酸化〇〇」となることが多いです。

燃焼

さらに、酸化の中には燃焼という化学変化があります。燃焼とは、光や熱を激しく出しながら酸化することです。基本的に酸化と同じ化学変化ですが、光や熱が激しく出るところが違いです。

A + 酸素 → C + 光・熱

銅の酸化

金属の銅を空気中で加熱すると、空気中の酸素と反応して酸化銅ができます。酸素と銅が化合する化学変化ですので酸化になります。

このとき、銅粉と空気中の酸素が完全に反応するように、うすく広げるようにかき混ぜながら加熱します。

銅の酸化

銅 + 酸素 → 酸化銅

  • 銅…赤褐色で化学式はCu
  • 酸素…線香の火が激しく燃える気体で化学式はO₂
  • 酸化銅…黒色で化学式はCuO

銅の酸化の化学反応式

銅の化学式はCu、酸素の化学式はO₂、酸化銅の化学式はCuOです。化学変化の前後で、原子の数が等しくなるように係数を付けると、次の化学反応式が完成します。

2Cu + O₂ → 2CuO

銅の酸化のモデル図

銅と酸素の質量の比

銅と酸素が化合するときの質量の比も覚えてしまいましょう。ほとんど問題で、銅と酸素は質量比4:1で反応します。

銅:酸素:酸化銅=4:1:5

銅は「4:1:5」だから、「良・い・子」で覚えよう!

(例題)0.8gの銅粉を加熱すると、何gの酸素が化合するか。
4:1=0.8:x  x=0.2  答え:0.2g

マグネシウムの燃焼

金属のマグネシウムを空気中で加熱すると、激しく光や熱を出しながら、空気中の酸素と反応して酸化マグネシウムができます。激しく光や熱を出しながら酸化するので燃焼という化学変化になります。

マグネシウムの燃焼

マグネシウム + 酸素 → 酸化マグネシウム

  • マグネシウム…白色の金属で化学式はMg
  • 酸素…線香の火が激しく燃える気体で化学式はO₂
  • 酸化マグネシウム…白色で化学式はMgO

マグネシウムをうすい塩酸に入れると水素が発生しますが、酸化マグネシウムをうすい塩酸に入れても水素は発生しません。

マグネシウムの燃焼の化学反応式

マグネシウムの化学式はMg、酸素の化学式はO₂、酸化マグネシウムの化学式はMgOです。化学変化の前後で、原子の数が等しくなるように係数を付けると、次の化学反応式が完成します。

2Mg + O₂ → 2MgO

マグネシウムの燃焼モデル図

マグネシウムと酸素の質量の比

マグネシウムと酸素が化合するときの質量の比も覚えてしまいましょう。ほとんど問題で、マグネシウムと酸素は質量比3:2で反応します。

マグネシウム:酸素:酸化マグネシウム=3:2:5

マグネシウムは「3:2:5」だから、「み・つ・子」で覚えよう!

(例題)1.2gの銅粉を加熱すると、何gの酸化マグネシウムができるか。
3:5=1.2:x  x=2.0  答え:2.0g

鉄の酸化

鉄を綿状にしたスチールウールを空気中で加熱すると、酸素と反応しチリチリと赤熱しながら酸化鉄ができます。空気中の酸素が化合する分、加熱後の酸化鉄の質量は増加します。

スチールウールの酸化

鉄 + 酸素 → 酸化鉄

  • 鉄…銀白色で化学式はFe
  • 酸素…線香の火が激しく燃える気体で化学式はO₂
  • 酸化鉄…黒色で化学式はFe₃O₄

鉄と酸化鉄の比較

加熱前の鉄と、加熱後の酸化鉄の性質の違いがよく聞かれます。

加熱前 加熱後
物質 酸化鉄
銀白色 黒色
電流 流れる 流れない
もむと 弾力がある ぼろぼろくずれる
うすい塩酸 水素発生 変化しない

酸化と燃焼の確認問題

  1. 2種類以上の物質が結びつき、別の物質になる化学変化を何というか。
  2. 1でできる物質を何というか。
  3. 物質と酸素が結びつくことを何というか。
  4. 3でできる物質を何というか。
  5. 3のうち光や熱を激しく出しながら反応すると何という化学変化になるか。
  6. 銅を空気中で加熱すると、空気中の何が化合するか。
  7. 酸化マグネシウムの色は何色か。
  8. スチールウールと、スチールウールを加熱した後にできる酸化鉄で、うすい塩酸に入れると水素が発生するのはどちらか。

解答

  1. 化合
  2. 化合物
  3. 酸化
  4. 酸化物
  5. 燃焼
  6. 酸素
  7. スチールウール

有機物の燃焼実験

有機物とは、炭素(C)をふくむ化合物であると中学1年生のときに学習しました。具体的には、紙や木、ロウソク、小麦粉、石油、エタノール、プラスチックなど、燃やすと二酸化炭素を出し、後に炭やすすなどが残る物質です。

集気びんに石灰水を入れ、その中でエタノールやろうなどの有機物を燃焼させます。集気びんの中の酸素と反応して、次のような反応が起こります。

有機物の燃焼

有機物+酸素→二酸化炭素+水

まず、有機物を燃焼させると、次の2つの物質が発生します。

  • 二酸化炭素(CO₂)
    石灰水が白くにごったことからわかる
  • 水(H₂O)
    集気びんの内側が白くくもったことからわかる

また、二酸化炭素と水が発生したことから、有機物には次の2つの原子が含まれているとわかります。

  • 炭素原子C
    二酸化炭素(CO₂)が発生したことからわかる
  • 水素原子H
    水(H₂O)が発生したことからわかる

つまり、有機物は炭素Cと水素Hを含む化合物であることがわかります。酸素原子Oは、空気中の酸素O₂から来ているのか、有機物から来ているのかわかりません。

どんな物質が有機物か

有機物がどんな原子を含んでいて、燃焼するとどんな物質が発生するかがわかったと思います。しかし、実際にどんな物質が有機物か選ぶ問題が解けない生徒も多く見かけます。

有機物かどうかを判断するには、次の3点を考えてみるとわかりやすいと思います。

  1. フライパンに入れて加熱すると黒く焦げるか?
  2. 燃やすと炭やすすが発生するか?
  3. 燃料として使用されているか?

例えば、砂糖と食塩ですが、フライパンに入れて加熱してみてください。砂糖は融けてだんだん茶色になり、最後には黒く焦げてしまします。このような物質は有機物です。食塩は加熱しても白いままです。このような物質は無機物になります。

木やプラスチックのように、燃えた後に炭やすすが発生するような物質も有機物になります。

石油や石炭、天然ガス、エタノール、油、ろうのように燃料となる物質も有機物です。

有機物の燃焼の化学反応式

燃焼実験で、いろいろな有機物を燃焼させる実験が登場します。その中でも、燃焼の化学反応式を書かせる問題が登場しますので、書かせられる可能性がある反応式を紹介します。

エタノールの燃焼

エタノールの化学式はC₂H₅OHです。HをまとめてC₂H₆Oと書かれる場合もあります。これを燃焼させると、空気中の酸素O₂が化合し、二酸化炭素CO₂と水H₂Oが生じます。

エタノール+酸素→二酸化炭素+水

C₂H₅OH+3O₂→2CO₂+3H₂O

化学変化の前後、原子の数を合わせるために、上手に係数をつけてください。

ブタンの燃焼

ブタンの化学式はC₃H₈です。燃焼させると酸素と反応し、二酸化炭素と水が生じます。

ブタン+酸素→二酸化炭素+水

C₃H₈+5O₂→3CO₂+4H₂O

エタンの燃焼

エタンの化学式はC₂H₆です。燃焼させると酸素と反応し、二酸化炭素と水が生じます。

エタン+酸素→二酸化炭素+水

2C₂H₆+7O₂→4CO₂+6H₂O

有機物の燃焼の確認問題

  1. 有機物を燃焼させると何という物質が発生するか。物質名で2つ答えよ。
  2. 有機物を燃焼させると何という物質が発生するか。化学式で2つ答えよ。
  3. 1から有機物には何という原子が含まれているとわかるか。原子の名称を2つ答えよ。
  4. 1から有機物には何という原子が含まれているとわかるか。原始の記号で2つ答えよ。
  5. 燃焼とはどんな化学変化か。簡潔に答えよ。
  6. 次の中から、有機物をすべて選べ。
    ア:砂糖 イ:食塩 ウ:卵 エ:酸素 オ:マグネシウム カ:エタノール キ:水

解答

  1. 二酸化炭素、水
  2. CO₂、H₂O
  3. 炭素原子、水素原子
  4. C、H
  5. 光や熱を激しく出しながら酸化すること。
  6. ア、ウ、カ

【理科問題❶】酸化と燃焼

銅の酸化問題右の図のように、酸化銅の粉末をステンレス皿の上に広げ、ガスバーナーで加熱した。これについて、次の各問いに答えなさい。

(1)銅粉をステンレス皿の上に乗せ加熱する際、どのように加熱するか。加熱の方法とその理由を、それぞれ簡潔に答えなさい。

(2)銅粉をステンレス皿の上で加熱したときの色の変化として正しいものを、次のア~エの中から一つ選び記号で答えなさい。
ア 黒色の物質が光を激しく出し、赤褐色になる。
イ 黒色の物質が赤熱し、赤褐色になる。
ウ 赤褐色の物質が光を激しく出し。黒色になる。
エ 赤褐色の物質が赤熱し、黒色になる。

(3)銅粉が受けた化学変化の名称を答えなさい。

(4)このときの化学変化を、化学反応式で表しなさい。

(5)銅と空気中の酸素は4:1の質量比で反応することがわかっている。3.6gの銅粉を加熱し完全に反応させた場合、加熱後の物質は何gになるか。

(6)図中の器具Aの名称を答えなさい。

(7)マグネシウムリボンを空気中で加熱したときは、燃焼という化学変化が起こった。燃焼とはどのような化学変化か。簡単に説明しなさい。

(8)(7)では酸化マグネシウムができるが、酸化マグネシウムの色として正しいものを、下のア~エの中から選び、記号で答えよ。
ア 黒色  イ 白色  ウ 赤褐色  エ 青色

(9)マグネシウムが燃焼して酸化マグネシウムができる化学変化を、化学反応式で書け。

【解答・解説❶】酸化と燃焼

(1)加熱の方法:うすく広げるようにかき混ぜながら加熱する。 理由:銅粉と空気中の酸素を完全に反応させるため。

銅粉と空気中の酸素を完全に反応させるため、うすく広げるようにかき混ぜながら加熱します。

銅の酸化のポイント!銅の酸化

(2)

赤褐色の銅粉は空気中の酸素と化合し、黒色の酸化銅になります。このとき、光や熱を激しく出すのではなく、赤熱しながら反応が進みます。

(3)酸化

物質と酸素が化合する化学変化なので、酸化となります。

化学変化の種類分解…1種類の物質が2種類以上の別の物質になる化学変化。
化合…2種類以上の物質が結び付き別の物質になる化学変化。
酸化…物質と酸素が化合する化学変化。
燃焼…光や熱を激しく出しながら酸化すること。
還元…酸化物から酸素を取り去る化学変化。

(4)2Cu+O₂→2CuO

銅の化学式はCu、酸素の化学式はO2、酸化銅の化学式はCuOです。化学変化の前後で原子の個数が一致するように係数をつけます。

(5)4.5g

銅と酸素は4:1で反応します。したがって、銅と酸素とできる酸化銅の質量比は4:1:5になります。3.6gの銅を加熱し、何gの酸化銅ができるか聞いているので、4:5の質量比を使って計算します。
4:5=3.6:x
x=4.5

覚えるべき質量比!❶銅:酸素:酸化銅=4:1:5
❷マグネシウム:酸素:酸化マグネシウム=3:2:5
❸鉄:硫黄:硫化鉄=7:4:11

(6)薬さじ

(7)光や熱を激しく出しながら酸化すること。

燃焼とは、酸化の中でも光や熱を激しく出す化学変化になります。

(8)

マグネシウムが酸化してできる酸化マグネシウムの色は白色になります。

入試に出る酸化物の色!❶酸化銅…黒色
❷酸化銀…黒色
❸酸化鉄…黒色
❹酸化マグネシウム…白色

(9)2Mg+O₂→2MgO

酸化マグネシムの化学式はMgOです。化学反応式の両辺で酸素原子の数が一致しないので、右辺のMgOを2倍にし、さらに左辺のMgを2倍にすると原子の数が一致します。

【理科問題❷】有機物の燃焼

有機物の燃焼問題右の図のように、集気びんのなかで燃焼さじにのせたロウソクに火をつけ、ロウソクの火が消えてから集気びんの中のようすを観察した。次の各問いに答えよ。

(1)集気びんの中でロウソクが燃えるとき、集気びんの中の何という気体が使われるか。化学式で答えよ。

(2)ロウソクが燃えているとき、光や熱が激しく出ていた。このうち熱が出ていることを確かめる方法を簡潔に答えよ。

(3)集気びんの中で、ロウソクは光や熱を激しく出しながら反応した。この化学変化を何というか。

(4)ロウソクが燃えた後、集気びんの中を観察すると、集気びんの内側が白くくもっていた。白くくもった原因はある物質が発生したためであるが、この物質が何であるかを調べるには、何を使えばよいか。

(5)集気びんの中の白いくもりの正体を調べた後、集気びんの中に石灰水を入れて振ってみると、石灰水はどのような変化がみられるか。

(6)(4)と(5)より、ロウソクが燃えると、集気びんの中に何という物質が生じるとわかるか。物質名で2つ答えよ。

(7)発生した物質から、ロウソクの中には、何という原子が含まれているとわかるか。2つ原子の記号で答えよ。

(8)ロウソクのように、7の原子をふくむ化合物を何というか。

【解答・解説❷】有機物の燃焼

(1)O₂
ものが燃えるとき、空気中の酸素が使われます。酸素の化学式はO₂です。

(2)集気びんをさわるとあたたかい。
熱が発生したかどうかは、集気びんをさわることによって確かめることができます。

(3)燃焼
燃焼とは、光や熱を激しく出しながら酸化することです。

(4)塩化コバルト紙
有機物を燃焼すると水が生じます。集気びんに着いた白い曇りは、有機物の燃焼によって生じた水蒸気が水滴になって付いたもので、塩化コバルト紙につけると青色から赤色に色が変わります。

(5)白くにごる。
ロウソクのような有機物を燃焼させると、二酸化炭素が発生します。二酸化炭素を調べるには、集気びんの中に石灰水を入れて振ってみます。石灰水が白くにごると二酸化炭素が生じていると判断できます。

(6)二酸化炭素、水
有機物を燃焼すると、空気中の酸素と反応し、二酸化炭素と水が生じます。

(7)C、H
二酸化炭素CO₂が生じたことから、有機物に炭素Cの原子が含まれていることがわかります。また、水H₂Oが生じたことから、有機物に水素Hが含まれていることがわかります。

(8)有機物
有機物とは、炭素Cと水素Hを含む化合物で、燃焼させると二酸化炭素CO₂と水H₂Oが生じる物質です。

スポンサーリンク

シェアする

スポンサーリンク
トップへ戻る