【化学基礎】化学反応式の作り方・係数のたて方の基本を解説・練習問題も収録

ある物質がもとと異なる別の物質に変化することを化学変化化学反応)と言います。

例えば、「水素と酸素が反応して水になる」みたいな反応ですね!

では、何個の水素と何個の酸素が反応すれば何個の水ができるか分かりますか?

それは分かりません

本日はそれを知るための化学反応式のたて方を学んで行きたいと思います。

 

化学反応式のたて方の例

  1. 反応物と生成物を書く。
    例)\rm{H_{2}+O_{2} → H_{2}O}
  2. どれかの係数を"1"と置く
    例)\rm{H_{2}+O_{2} → "1"H_{2}O}
  3. "1"と置いた物質に合わせて、そのほかの物質の係数を立てる。
    例)\rm{"1"H_{2}+"\dfrac{1}{2}"O_{2} → "1"H_{2}O}
    右辺(生成物)でHが2個、Oが1個となるので、左辺(反応物)もHが2個、Oが1個用意する必要がある。
    そこで、H₂を"1"、O₂を\rm{\dfrac{1}{2}}にすることで両辺の原子の数が揃う。
  4. 係数を簡単な整数比に直す。
    例)\rm{2H_{2}+O_{2} → 2H_{2}O}
    係数が1のものは省略して表記する。

これが基本の化学反応式のたて方の流れになります。

つまり、2個のH₂と1個のO₂が反応することで、2個のH₂Oができるということですね!

メタンの完全燃焼

では早速、化学反応式を作ってみましょう。
今回挑戦するのはメタンの完全燃焼の式を立てましょう。

やってみます!まず、メタンはCH₄ですね!
そして燃焼させるということは酸素が必要なので、反応物は下の形ですね!

\rm{CH_{4}+O_{2}} (反応物)

さらに、生成物はCO₂とH₂Oなので、係数を入れる前の形は下の化学反応式になります!

\rm{CH_{4}+O_{2} → CO_{2}+H_{2}O}

完璧です!次に係数を揃えるためにどれかの係数を仮に"1"と置きます。
係数を"1"にする物質は構成する原子の数や種類が多いものを選ぶと楽ですよ!

なら、今回はCH₄ですね!

\rm{"1"CH_{4}+O_{2} → CO_{2}+H_{2}O}

CH₄を1とすると、数を合わせるためには、CO₂を1個、H₂Oを2個にすると、CとHの数が合いますね。

\rm{"1"CH_{4}+O_{2} → "1"CO_{2}+"2"H_{2}O}

最後に酸素の数を合わせるために、右辺の酸素の数を数えます!

CO₂を1個、H₂Oを2個ということはO原子は合計4つですね!
4つのO原子を用意するにはO₂を2つ用意すればいいですね!

\rm{"1"CH_{4}+"2"O_{2} → "1"CO_{2}+"2"H_{2}O}

今回は係数が簡単な整数比になっているので、これで終了です!

\rm{CH_{4}+2O_{2} → CO_{2}+2H_{2}O}

メタノールの完全燃焼

では、つぎはメタノールでしてみてください!
ちなみに係数を入れる前の式は下のものになります。

\rm{CH_{3}OH+O_{2} → CO_{2}+H_{2}O}

さっきとほとんど一緒じゃないですか?
メタノールの係数を”1”と置くと、CO₂の係数は"1"、H₂Oの係数は"2"になりますよね。

\rm{"1"CH_{3}OH+O_{2} → "1"CO_{2}+"2"H_{2}O}

あとは右辺のO原子の数を足し合わせて、左辺のO₂で調節すれば、終わりですよね?

でもここで、注意すべきことがありますよ!それはCH₃OHにもO原子が含まれていることです。
O原子を調節する際にはそのことも忘れないようにしましょう!

\rm{"1"CH_{3}OH+O_{2} → "1"CO_{2}+"2"H_{2}O}

なるほど!現在、左辺のCH₃OHがO原子を1個で、右辺はCO₂を1個、H₂Oを2個ということでO原子は合計4つですよね。
つまり、左辺のO₂はO原子3個分を用意してもらう必要があるんですね!

O₂でOを3個手に入れるためにはO₂を3/2個用意すれば、いいですね!

\rm{"1"CH_{3}OH+"\dfrac{3}{2}"O_{2} → "1"CO_{2}+"2"H_{2}O}

つまりは上の式ができて、あとは簡単な係数比に直すと!

\rm{2CH_{3}OH+3O_{2} → 2CO_{2}+4H_{2}O}

 

練習問題

問題

以下の化学反応式に係数をつけよ。

  1. \rm{Mg+O_{2}→ MgO}
  2. \rm{NaHCO_{3}→ Na_{2}CO_{3}+H_{2}O+CO_{2}}
  3. \rm{CuO+C→ Cu+CO_{2}}
  4. \rm{Zn+HCl→ ZnCl_{2}+H_{2}}

 

 

答え

  1. \rm{2Mg+O_{2}→ 2MgO}
  2. \rm{2NaHCO_{3}→ Na_{2}CO_{3}+H_{2}O+CO_{2}}
  3. \rm{2CuO+C→ 2Cu+CO_{2}}
  4. \rm{Zn+2HCl→ ZnCl_{2}+H_{2}}

 

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