【共通テスト対策】酸化数の求め方｜文系のための高校化学基礎

酸化還元の単元がよくわからない…
テスト対策・共通テスト対策をしたいけど何からすればよいのか…

酸化還元の単元でまず手を付けてほしいものが、
「酸化数」の求め方。

酸化数は簡単なルールと解法の手順を身に付けることで、
すぐに求められるようになります。

さらに、酸化数は酸化還元の様々な単元でかかわってくるので、
序盤で計算方法をマスターしておくと心強いです。

この記事では「酸化数の計算方法」を、
化学が苦手な文系の高校生にもわかりやすく解説をします。

化学基礎の定期テスト・共通テストの突破を目指して、
この記事で酸化数を完ぺきにしましょう！

酸化数って何？

酸化数とは、
その原子が電子をどれだけ失った（または受け取った）かを表す数
です。

その原子が電子を１つ失うと酸化数は１増えて、
電子を一つ受け取ると酸化数は１減ります。

なんで電子の話？と疑問に思った方がいるかもしれませんが、
電子と酸化還元には非常に大事な結びつきがあります。

電子を失うとその原子は酸化、電子を受け取ると還元される。

という関係です！

「酸化数の定義」と「酸化還元と電子の関係」を組み合わせると…

酸化数が増えるとその原子は酸化、酸化数が減るとその原子は還元される。

という関係を導くことができます。

酸化数から酸化還元を見抜くことができる。

これが、酸化還元の単元でまず酸化数を学びたい理由です。

酸化数って何に使う？

酸化数から酸化還元を見抜くことができる。

ここをもう少し詳しく確認しましょう。

このように、酸化還元のチェッカーとして酸化数を使います。

例）

この反応について、酸化数を計算してみると…

H₂の酸化還元をチェックするにはHの酸化数を見ます

左側では酸化数０
右側では酸化数＋１

酸化数が増えているので、H₂ は酸化されています。

N₂の酸化還元をチェックするにはNの酸化数を見ます

左側では酸化数０
右側では酸化数ー３

酸化数が減っているので、N₂ は還元されています。

よって$N_2は還元されている。$

このように、酸化数からその物質が酸化還元されたかを見抜くことができます。

では実際にどうやって酸化数を計算するのか。

ここから実際に、酸化数の計算方法について学習しましょう。

酸化数の計算のために覚えるルール

■ 酸化数の計算の前提

酸化数は単体・化合物の各元素について数値です。

NH₃ について考える場合は、
NH₃ のN の酸化数は○○で、Hの酸化数は○○だ！
のように一つ一つの元素について数値を求めます。

この「一つ一つの元素について」というところを頭に入れて先に進んでください!

ではここから「酸化数を計算するためのルール」を解説します。

まずは単体・化合物・イオンの全体の酸化数について説明します。

これはおそらく感覚とも一致するはずです。
気楽に３つ覚えましょう！

■ ルール① 単体の酸化数は0

• H₂ → （Hの酸化数）＝０
• O₂ →（ Oの酸化数）＝０

---

■ ルール② 化合物全体の酸化数の和は０

H₂O → （Hの酸化数）×２＋（Oの酸化数）＝０

NH₃→（Nの酸化数）＋（Hの酸化数）×３＝０

H₂O はHが２粒でOが１粒、というように考えてください！

■ ルール③ イオンの酸化数は「電荷と一致」

例：

• SO₄²⁻ → （Sの酸化数）＋（Oの酸化数）×４＝ー２
• NH₄⁺ → （Nの酸化数）＋（Hの酸化数）×４＝＋１

ルール①～③について、あえて雑な説明をすると…

ひとつのかたまり（単体・化合物・イオン）について、
各元素の酸化数の和＝かたまりの右上に書いてある数

と考えればOKです！

MnO₄⁻ であれば （Mnの酸化数）＋（Oの酸化数）×４＝ー１

このように考えます！

次は元素ごとの酸化数についてルールを覚えます。

これらは一つ一つ暗記しましょう！

---

■ ルール④ 化合物中のH（水素）は原則＋１

化合物中のH（水素）の酸化数は原則＋１です。

例：

• H₂O → （水素の酸化数）＝＋１
• HCl →（水素の酸化数）＝＋１

例外：

• NaH → （水素の酸化数）＝－１
• CaH₂→ （水素の酸化数）＝－１

金属と結合する場合は、水素の酸化数はー１です。
このような例外も覚えておきましょう。

---

■ ルール⑤ 化合物中のO（酸素）は原則ー２

化合物中のO（酸素）の酸化数は原則－２です。

例：

• H₂O → （Oの酸化数）＝－２
• CO₂ → （Oの酸化数）＝－２

例外：

• H₂O₂ → （Oの酸化数）＝－１
• BaO₂ → （Oの酸化数）＝－１

O₂²⁻（過酸化物イオン）を含む場合は −1 です。

特に過酸化水素（H₂O₂ ）は定期テストでも頻出なので覚えておきましょう。

---

■ ルール⑥ 電離したときの価数＝酸化数

H, O 以外にも覚える覚えるべき元素が多く存在するのですが、
これらは、「電離したときの価数＝酸化数」と覚えればOKです！

アルカリ金属元素

化合物中のLi, Na, K などは、
共通テスト範囲では化合物中で必ず ＋１です！

ハロゲン元素

化合物中のF, Cl, Br, I は
基本的に ー１です！

（※酸素と結合する場合などの例外は発展内容）

酸・塩基

• HNO₃ → H⁺ ＋ NO₃⁻
  （Hの酸化数）＝＋１、（NO₃ 全体の酸化数）＝ー１

• Al₂(SO₄)₃ → ２Al ³⁺＋ ３SO₄²⁻
  （Alの酸化数）＝＋３、（SO₄²⁻ 全体の酸化数）＝ー２

問題のレベルが上がってくると硫酸イオン（SO₄²⁻）などの酸化数も問われるので、
そのようなときはこのように電離の式を思い出しましょう！

以上が酸化数の計算のために覚えるべきルールです！

周期表や酸・塩基の単元がバッチリな方にとってはかなり覚えやすいルールではないでしょうか。

化学基礎は前後の単元が今の単元に干渉してくる科目です。

そのため、今習っている単元以外（特にこれより前の単元）に穴があると、
どうしても高得点の確保は難しくなります…

周期表や酸・塩基があいまいな方は、
一度それらを復習して、再度ここに戻ってくることをおすすめします！

ここから先は、今覚えたルールを使って、
実際に各元素の酸化数を計算してみましょう！

分子・多原子イオン中の原子の酸化数の求め方

実際の試験では、ルール④～⑥で登場した元素以外について、
その酸化数を問われることが多いです。

それらの元素については、
個別に数値を暗記するのではなく、今から紹介する計算で酸化数を求めます！

この手順を用いてNH₃, NO₃⁻ 中の窒素原子の酸化数を求めてみましょう。

NH₃のNの酸化数を求める

この手順に従って実際に求めます。

問われている元素をｘと置く・分かるものを埋める

手順１と２は分離するとかえってややこしいので、まとめてしまいます。

今回はN について問われているので、Nの真下にｘを書きます。

Hの酸化数は原則＋１なので、Hの真下に＋１を書きます。

このように、
かたまり（単体・化合物・イオン）の各元素の真下にｘや数値を書きこみましょう！

全体の和＝0（または電荷）で式を立てる

（NH₃全体の酸化数）＝０

ここから方程式が立てられます。

$x+(+1)\times3=0$

方程式を解く

この方程式を解くと

$x=-3$

よって、NH₃中のNの酸化数は－３です。

NO₃⁻ のNの酸化数の求め方

この手順に従って実際に求めます。

問われている元素をｘと置く・分かるものを埋める

問われているNの酸化数をｘとおきます。

酸素の酸化数は原則ー２なので、それを用いましょう。

全体の和＝0（または電荷）で式を立てる

（NO₃⁻の酸化数の和）＝－１なので

ここから方程式が立てられます。

$x+(-2)\times3=-1$

方程式を解く

この方程式を解くと

$x=+5$

よって、NO₃⁻中のNの酸化数は＋５です。

まとめ

酸化数の計算方法はうまくつかめましたか？

まずは計算のためのルールをしっかりと覚える！

ルールを覚えたら、今度は数値を書き込んで方程式を立てて計算。

化学の試験は時間との勝負です。
酸化数の計算はスムーズに解けるまで繰り返し演習をしましょう！

酸化数の計算は、繰り返し練習してスムーズにこなせるようにしましょう。

実際に自分の手を動かして、例題や学校ワークの問題をよく練習してください！

次に読むべき記事

酸化還元について学習したい方は、
次は「酸化還元とは？」にて定義を確認しておきましょう。

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