９．酸化・還元と電池・電気分解
Q-01.
相手によって酸化剤にも還元剤にもなる物質を2つ答えよ。
A-01.
H2O2、SO2
（化学重要問題集 2021 9章）
----↓ 酸化剤----
酸化剤としてはたらくときの反応は、物質が持っている酸素が水（H2O）になるようにH+の係数が決まる。次に、両辺の電荷が一致するようにe-の係数が決まる。（相手から電子を取るのが酸化剤）
ただし、O3、希HNO3、濃HNO3、熱濃H2SO4は少し異なり、Oの一部しかH2Oにならない。
Q-02.
O3が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-02.
O3 + 2H+ + 2e- → O2 + H2O
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-03.
H2O2が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-03.
H2O2 + 2H+ +2e-→ 2H2O
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-04.
SO2が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-04.
SO2 + 4H+ + 4e- → S + 2H2O
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-05.
MnO4-が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-05.
MnO4- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O
この反応ではMnが+2価になることを覚えておかなければならない。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-06.
Cr2O72-が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-06.
Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
この反応ではCrが+3価になることを覚えておかなければならない。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-07.
希HNO3が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-07.
(希)HNO3 + 3H+ + 3e- → NO + 2H2O
希硝酸がCuと反応するとNOができる反応を思い出し、右辺にNOを入れて式を構築していく。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-08.
濃HNO3が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-08.
(濃)HNO3 + H+ + e- → NO2 + H2O
濃硝酸がCuと反応するとNO2ができる反応を思い出し、右辺にNO2を入れて式を構築していく。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-09.
熱濃H2SO4が酸化剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-09.
(熱濃)H2SO4 + 2H+ + 2e- → SO2 + 2H2O
濃硫酸がCuと反応するとSO2ができる反応を思い出し、右辺にSO2を入れて式を構築していく。
（化学重要問題集 2021 9章）
----↓ 還元剤----
右辺でe-が生成するのはすべて共通。金属の価数変化でない反応は、e-の生成と同時にH+の生成を伴う。
Q-10.
Naが還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-10.
Na → Na+ + e-
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-11.
H2O2が還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-11.
H2O2 → O2 + 2H+ + 2e-
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-12.
SO2が還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-12.
SO2 + 2H2O → SO42- + 4H+ + 2e-
S2-ができるのではなく、SO42-ができる。
（京都橘大学 2021年 Ⅱ 問5）
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-13.
H2Sが還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-13.
H2S → S + 2H+ + 2e-
イオンではない硫黄ができる。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-14.
Sn2+ (SnCl2)が還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-14.
Sn2+ (SnCl2) → Sn4+ +2e-
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-15.
Fe2+ (FeSO4) が還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-15.
Fe2+ (FeSO4) → Fe3+ +e-
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-16.
H2 が還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-16.
H2 → 2H+ + 2e-
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-17.
H2C2O4 （シュウ酸、HOOC-COOH）が還元剤としてはたらくときの反応式を答えよ。
A-17.
H2C2O4 → 2CO2 + 2H+ + 2e-
（化学重要問題集 2021 9章）
--------↑ 以上、酸化剤と還元剤-------------------------
----↓ 電気分解---- 非常に重要
場合によっていろいろ変わるので覚えるのが難しいけど、センターレベルでもよく出題される。
Q-18.
正極、負極、陽極、陰極について説明せよ
A-18.
・正極、負極は、電池（電源）に使う言葉
（負極から電子が出る）
・陽極、陰極は、電池（電源）につながっている極板に使う言葉
電池（電源）の正極につながっている極板が陽極、電池（電源）の負極につながっている極板が陰極
（陰極には電子が流れ込む）
言葉の問題としてよく出題される。区別して正確に答えないと×になる。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-19.
Li+，K+，Na+，Al3+ などのイオン化傾向が大きい金属の陽イオンのみ存在する場合の、陰極での反応を答えよ。
A-19.
2H2O + 2e- → H2 + 2OH-
イオンは反応せず、水が反応し、水素が発生する。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-20.
酸性の水溶液（H+）の場合の、陰極での反応を答えよ。
A-20.
2H+ + 2e- → H2
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-21.
Cu2+ や Ag+ などのイオン化傾向が小さい金属の陽イオンが存在する場合の、陰極での反応を答えよ。
A-21.
Cu2+ + 2e- → Cu
Ag+ + e- → Ag
金属単体が析出
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-22.
陽極が白金や炭素であって、Cl-やI-などのハロゲン化物イオン（F-を除く）が存在する場合の、陽極での反応を答えよ。
A-22.
2Cl- → Cl2 + 2e-
2I- → I2 + 2e-
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-23.
陽極が白金や炭素であって、SO42-やNO3-などの酸化されにくい陰イオンのみが存在する場合の、陽極での反応を答えよ。
A-23.
2H2O → O2 + 4H+ + 4e-
イオンは反応しないので、水が反応し、酸素が発生する。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-24.
陽極が白金や炭素であって、塩基性の水溶液（OH-）の場合の、陽極での反応を答えよ。
A-24.
4OH- → O2 + 2H2O + 4e-
酸素が発生する。
（化学重要問題集 2021 9章）
Q-25.
陽極として、銅や銀など白金・金以外の金属を使っている場合の、陽極での反応を答えよ。
A-25.
Cu → Cu2+ + 2e-
Ag → Ag+ + e-
陽極の金属が溶解
（化学重要問題集 2021 9章）
--------↑ 以上、基本重要項目-------------------------
Q-26.
MnO4-とMn2+の色を答えよ
A-26.
MnO4- 赤紫色、Mn2+ 淡桃色（ほぼ無色）
（化学重要問題集 2021 131）
Q-27.
ボルタ電池の図をかけ。
A-27.
負極はZn、正極はCu、電解液はH2SO4
（化学重要問題集 2021 134）
Q-28.
ダニエル電池の図をかけ。
A-28.
ボルタ電池と同じで負極はZn、正極はCu、中央に素焼きの板の仕切りがある。
電解液はZn側はZnSO4、Cu側はCuSO4。
（化学重要問題集 2021 134）
Q-29.
鉛蓄電池の正極物質は何か。
A-29.
PbO2
鉛蓄電池は頻出です。出題される確率は非常に高いです。
（化学重要問題集 2021 135）
Q-30.
鉛蓄電池の負極物質は何か。
A-30.
Pb
鉛蓄電池は頻出です。出題される確率は非常に高いです。
（化学重要問題集 2021 135）
Q-31.
鉛蓄電池の正極、負極の半反応式をかけ。
A-31.
正極 PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- → PbSO4 + 2H2O （両辺 中性）
負極 Pb + SO42- → PbSO4 + 2e- （両辺 負）
解説
鉛蓄電池の反応では、正極負極の反応とも、左辺にSO42-を入れる。
鉛蓄電池の反応式は頻出です。
（化学重要問題集 2021 135）
Q-32.
一次電池と二次電池について説明せよ。
A-32.
一次電池
充電による再利用ができない電池
二次電池
充電によって繰り返し使うことができる電池
（化学重要問題集 2021 135）
（センター2018年 基礎 第2問 問7）
Q-33.
燃料電池の負極と正極で反応する気体を答えよ。
A-33.
負極： 水素
正極： 酸素
解説
勢いで覚える語呂：燃料電池は、負すい、正さん
燃料電池は水素と酸素を反応させてエネルギーを取り出す電池。水素と酸素が反応した結果、水が生成する。
燃料電池は流行なので、出題が増えるかもしれない。
（化学重要問題集 2021 137）
Q-34.
リン酸型燃料電池の正極、負極の反応式をかけ。
A-34.
負極
H2 → 2H+ + 2e-
正極
O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
電解液が酸性。
負極で反応するのは水素、正極で反応するのは酸素。リン酸型、アルカリ型共通。
リン酸型燃料電池では、H+が両極間を移動し、反応する。
（化学重要問題集 2021 137）
Q-35.
アルカリ型燃料電池の正極、負極の反応式をかけ。
A-35.
負極
H2 + 2OH- → 2H2O + 2e-
正極
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
電解液がKOH水溶液。
負極で反応するのは水素、正極で反応するのは酸素。←リン酸型、アルカリ型共通。
アルカリ型燃料電池では、OH-が両極間を移動し、反応する。
（化学重要問題集 2021 137）
Q-36.
陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を通すイオンをそれぞれ答えよ。
A-36.
陽イオン交換膜： 陽イオン
陰イオン交換膜： 陰イオン
陽イオン交換膜は、膜に固定している陰イオン基のため、負に帯電し、陰イオンは反発されて通ることができない。
陰イオン交換膜は、膜に固定している陽イオン基のため、正に帯電し、陽イオンは反発されて通ることができない。
（化学重要問題集 2021 137）
次は
１０．非金属元素