技術士の過去問 平成27年度（2015年） 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問20

正解は3です。
酸化還元反応における酸化数を求める問題です。
酸化数は原子が電子を受け取る(酸化)と+され、電子を供給する(還元)と−されます。
化合物は全体として酸化数が０、イオンは酸化数とイオンの電荷が等しくなります。
化合物では特別な場合を除き、水素が+1、酸素が-2で計算をすれば求めることが出来ます。
各選択肢の酸化数を求めると次のようになります。
1. Nの酸化数 + 1 + (-2)×3 = 0 Nの酸化数= 5
2. Crの酸化数×2 + (-2)×7 = -2 Crの酸化数= 6
3. Mnの酸化数 + (-2)×4 = -1 Mnの酸化数=7
4. Nの酸化数 + (-2)×2 = 0 Nの酸化数=4
5. Sの酸化数 + 2 + (-2)×4 = 0 Sの酸化数=6
したがって、酸化数が最大なのは3です。

化合物の性質に関する問題です。

酸化数とは、化合物において、各原子がどれだけ電子を持っているかを表した数になります。
化合物中の水素の酸化数は+1、酸素の酸化数は-2であり、その合計は化合物全体で０、イオンではイオンの電荷と等しくなります。

以上を元に、求める原子の酸化数をXとして、酸化数を求めます。

１．1 + X + (-2)×3 = 0 　→ X = 5
２．2X + (-2)×7 = -2 　→ X = 6
３．X + (-2)×4 = -1 　→ X = 7
４．X + (-2)×2 = 0 　→ X = 4
５．1×2 + X + (-2)×4 = 0 　→ X = 6

よって、酸化数が最大となる３が正解です。

分子内の水素と酸素以外の原子の酸化数については、以下のように考えます。

分子内の水素数　-1

分子内の酸素数　+2

さらに、イオンの場合は、分子全体の負電荷が1 増えるごとに-1,　正電荷が1増えるごとに+1とします。

HNO3におけるNの酸化数：　水素が1、酸素が3なので、-1+6 = 5

Cr2O72-におけるCrの酸化数：　酸素が7、分子全体の負電荷が2なので、14-2=12, Cr原子は2つあるので、原子1つあたりの酸化数は6

MnO4-におけるMnの酸化数： 酸素が4、分子全体の負電荷が1なので、8-1=7

NO2におけるNの酸化数：　酸素が2なので、4

H2SO4におけるSの酸化数：　水素が2、酸素が4なので、-2+8=6

よって、正解選択肢は3となります。