中学の理科 - 第3章
化学反応式

このページについて

このページは、「化学反応式」に関する内容をまとめたページです。

ポイント

化学反応式の意味や書き方、化学式と係数の関係について説明しています。 また、原子の数をそろえる係数の付け方や、酸化・還元の反応式、質量保存の法則との関係についても確認できます。

使い方

見出しごとに整理された本文を読み進めてください。 各節ごとに反応式の例や係数の付け方が示されており、順に確認できます。

1.化学反応式とは何か

物質が別の物質に変わる化学変化では、原子の組み替えが起こります。

このとき、どの物質がどのように変化したかを化学式を使って表したものが化学反応式です。

化学反応式は

反応前の物質 → 反応後の物質

という形で書き、化学変化の内容を簡潔に示すことができます。

例)

水の電気分解

2H₂O → 2H₂ + O₂

この式から、水が水素と酸素に分かれることがわかります。

2.化学式と係数の意味

化学反応式では、物質を表す化学式の前に数字(係数)をつけることがあります。

化学式

物質をつくる原子の種類と数を表す記号

例)

H₂O、CO₂、NaCl など

係数

化学式の前につける数字で、その物質が何個(何分子)あるかを表します。

例)

2H₂O は水分子が2つ

3CO₂ は二酸化炭素が3つ

重要なのは、化学式そのものは変えてはいけないということです。

変えられるのは係数だけです。

3.原子の数をそろえる(係数の付け方)

化学変化では、原子はなくなったり増えたりしません。

そのため、化学反応式では反応前と反応後で原子の数が同じになるように係数をつけます。

例として、酸化銅と炭素の反応を考えます。

まず化学式を書く

CuO + C → Cu + CO₂

左右の原子の数を比べる
  • Cu

    左 1、右 1

  • O

    左 1、右 2

  • C

    左 1、右 1

酸素の数がそろっていないので調整します。

CuO を 2 個にすると酸素が 2 個になる

2CuO + C → 2Cu + CO₂

これで左右の原子の数がすべて一致します。

4.酸化・還元の反応式

酸化と還元は、化学反応式で表すと理解しやすくなります。

酸化

物質が酸素と結びつく反応

例)

マグネシウムの燃焼

2Mg + O₂ → 2MgO

還元

酸化された物質から酸素が取り除かれる反応

例)

酸化銅と炭素の反応

2CuO + C → 2Cu + CO₂

この反応では、CuO が酸素を失って還元され、C が酸素を受け取って酸化されます。

酸化と還元は必ず同時に起こることがわかります。

5.質量保存と反応式の関係

化学反応式では、左右で原子の数がそろっています。

これは、化学変化の前後で原子の種類も数も変わらないことを表しています。

そのため、化学反応式はそのまま

質量保存の法則(反応前後で質量が変わらない)を示しています。

例)

2H₂O → 2H₂ + O₂

水に含まれる水素原子と酸素原子の数は、反応後の気体の原子数と完全に一致します。

このように、化学反応式は化学変化の内容だけでなく、質量保存の考え方も表している重要な表現方法です。