技術士の過去問
令和3年度（2021年）
基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問20
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問題
技術士 第一次試験 令和3年度（2021年） 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問20 （訂正依頼・報告はこちら）
次の化学反応のうち、酸化還元反応でないものはどれか。
- 2Na ＋2H2O → 2NaOH ＋ H2
- NaClO ＋2HCl → NaCl ＋ H2O ＋ Cl2
- 3H2＋ N2 → 2NH3
- 2NaCl ＋ CaCO3 → Na2CO3＋ CaCl2
- NH3＋202 → HNO3＋ H2O
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この過去問の解説 （3件）
01
正解は４です。
酸化還元反応の定義や見分け方はいくつかありますが、そのうちの一つに以下のようなものがあります。
「反応式に単体が含まれていれば酸化還元反応」
反応式上で単体は何らかの反応をしているから、ということですね。
これをもとに考えてみると
１ Naが反応しています。
２ Cl2が反応後に表れています
３ N2が反応しています。
４ 単体がありません
５ O2が反応しています。
よって正解は４です。このほか酸化数を計算する方法などがあります。
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02
酸化還元反応に関する問題です。
主要な元素の酸化数に着目します。
Na：0→+1
Cl: +1と-1→-1と0
N:0→-3
どれも変化していません。
O:0→−2
酸化数に着目します。
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03
酸化還元反応に関する出題です。色々な方法があるかもしれませんが、高校化学で習う酸化数の変化をそれぞれ計算する方法がオーソドックスでしょう。
酸化数の求め方は以下のルールを満たすようにすることです。
①単体中の原子については、酸化数を 0
例えば、水素H2のHやナトリウムNaは、 0 になります。
②化合物中のHは+1、Oは-2
例えば、水H2OのHは +1 、Oは -2 になります。
③電荷をもたない化合物全体での酸化数の総和は０
例えば、塩化水素HClの場合、Hは +1 、HCl全体は 0 です。
化学反応式において右、左のいずれかの物質の酸化数が変化していれば酸化還元反応です。
たとえばNaは0⇒+1となっているので変化しており、酸化還元反応であることがわかります。
HClのCl: +1と-1→-1と0に変化しているので酸化還元反応です。
ちなみにNaClOのClも+1です。
４つ目のルールとして、電荷をもつ場合は酸化数と電荷は一致します。次亜塩素酸イオンClOは電荷が-1であり、Clの酸化数は-1です。
N:0→-3に変化しているので酸化還元反応です。
Naは+1,Clは-1,Caは+2,Oは-2,Cは＋５でどれも変化していません。
O:0→−2に変化しているので酸化還元反応です。HNO3のOも酸化数は-2です。
酸化数の計算方法をよく練習するようにしましょう。
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