2026年版・2-7

化学：酸化還元と電池・電気分解の一問一答

毒物劇物取扱者試験「基礎化学」から、化学：酸化還元と電池・電気分解に関する4択問題を10問。「答えと解説を見る」を開くと、正解とその理由がその場で読めます。会員登録は不要です。

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問題

上から順に解いてみてください。答えは各問の下で確認できます。本試験の出題形式は都道府県によって異なりますが、ここでは4択で出題しています。

問12-7

二クロム酸カリウム（K2Cr2O7）に含まれるクロム原子の酸化数はいくらか。

①+3
②+6
③+7
④+12

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正解 ②+6

解説
化合物中の原子の酸化数は、「化合物全体の酸化数の合計は0」「化合物中の水素は+1、酸素は−2（過酸化物を除く）」「アルカリ金属は+1」という決まりを使って求めます。二クロム酸カリウムでは、カリウム2個で+2、酸素7個で−14なので、クロム2個の酸化数の合計は+12となり、クロム1個あたりは+6です。

計算の手順
クロムの酸化数をxとおく
（+1）×2＋x×2＋（−2）×7＝0
2＋2x−14＝0 より 2x＝12、x＝+6

他の選択肢が不適切な理由
・+3：二クロム酸イオンが酸化剤としてはたらいた後に生じるクロム(III)イオンの酸化数です。反応前の二クロム酸カリウム中のクロムは+6です。
・+7：過マンガン酸カリウム（KMnO4）中のマンガンの酸化数です。
・+12：クロム原子2個分の合計で、1個あたりに直していません。

覚え方のポイント
二クロム酸カリウム（重クロム酸カリウム）は硫酸酸性で強い酸化剤としてはたらき、赤橙色の二クロム酸イオンが緑色のクロム(III)イオンに変わります（+6→+3）。過マンガン酸カリウムでは赤紫色の過マンガン酸イオンがほぼ無色のマンガン(II)イオンに変わります（+7→+2）。この2つの代表的な酸化剤の酸化数の変化と色の変化は、セットで覚えましょう。

問22-7

化合物中の原子とその酸化数の対応として、誤っているものはどれか。

①過酸化水素中の酸素：−1
②硝酸中の窒素：+5
③硫化水素中の硫黄：−2
④過マンガン酸カリウム中のマンガン：+6

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正解 ④過マンガン酸カリウム中のマンガン：+6

解説
過マンガン酸カリウム（KMnO4）では、カリウムが+1、酸素4個で−8なので、マンガンの酸化数をxとすると（+1）＋x＋（−8）＝0となり、x＝+7です。したがって「+6」は誤りです。酸化数は、化合物全体で0、単原子イオンではイオンの電荷に等しい、という決まりから計算で求められます。

計算の手順
KMnO4：（+1）＋x＋（−2）×4＝0 より x＝+7
H2O2：（+1）×2＋2y＝0 より y＝−1
HNO3：（+1）＋z＋（−2）×3＝0 より z＝+5
H2S：（+1）×2＋w＝0 より w＝−2

他の選択肢が不適切な理由
・過酸化水素中の酸素（−1）：正しい対応です。過酸化物では酸素が例外的に−1になります。
・硝酸中の窒素（+5）：正しい対応です。窒素がとりうる最大の酸化数で、硝酸が強い酸化作用を示す理由の1つです。
・硫化水素中の硫黄（−2）：正しい対応です。硫黄がとりうる最小の酸化数なので、硫化水素は還元剤としてはたらきます。

覚え方のポイント
酸化数を求める手順は「わかっている原子（H＝+1、O＝−2、アルカリ金属＝+1）を先に埋め、残りを未知数にして合計0の式を立てる」です。酸素が−1になる過酸化水素、水素が−1になる水素化ナトリウムのような例外に注意しましょう。

問32-7

酸化と還元について述べた次の記述a〜dのうち、正しいものはいくつあるか。
a 電子を失う変化を酸化という。
b 酸化数が増加した原子は還元されたという。
c 酸化剤は、相手の物質から電子を奪う。
d 還元剤は、反応によって自身が還元される。

①1つ
②2つ
③3つ
④4つ

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正解 ②2つ

解説
酸化と還元は、電子のやりとりで考えると最も広く説明できます。電子を失う変化が酸化、電子を受け取る変化が還元で、このとき原子の酸化数はそれぞれ増加・減少します。酸化剤は相手から電子を奪う（相手を酸化する）物質で、自身は還元されます。還元剤は相手に電子を与える（相手を還元する）物質で、自身は酸化されます。正しいのはaとcの2つです。

各記述の正誤
・a 正しい：電子を失う変化を酸化といいます。例えば、ナトリウムが電子を失ってナトリウムイオンになる変化は酸化です。
・b 誤り：酸化数が増加した原子は酸化されたといいます。還元された原子は酸化数が減少します。
・c 正しい：酸化剤は相手から電子を奪い、相手を酸化します。
・d 誤り：還元剤は相手に電子を与えるので、自身は酸化されます。自身が還元されるのは酸化剤です。

覚え方のポイント
「酸化＝酸素を受け取る＝水素を失う＝電子を失う＝酸化数が増える」「還元はその逆」と、4つの定義を1本の対応表にして覚えます。酸化剤・還元剤は「相手に何をするか」で名前が付いていて、自分自身は名前と逆の変化をする、という点がひっかけとして問われやすいところです。

問42-7

硫酸酸性の水溶液中での過酸化水素のはたらきに関する記述として、正しいものはどれか。

①過マンガン酸カリウムと反応するときは、酸化剤として働く
②分子中の酸素原子の酸化数は−2で、水と同じである
③ヨウ化カリウムと反応するときは、酸化剤として働く
④酸化剤として働くと、酸素の酸化数は−1から0になる

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正解 ③ヨウ化カリウムと反応するときは、酸化剤として働く

解説
過酸化水素（H2O2）の酸素原子の酸化数は−1で、酸素がとりうる酸化数（−2から0）のちょうど中間にあります。そのため、相手によって酸化剤にも還元剤にもなります。ヨウ化カリウムのような還元剤と反応するときは、相手から電子を奪って自身は水になり（酸素の酸化数が−1から−2へ減少）、酸化剤としてはたらきます。このときヨウ化物イオンは酸化されてヨウ素になり、溶液は褐色になります。

他の選択肢が不適切な理由
・過マンガン酸カリウムと反応するとき：過マンガン酸カリウムは過酸化水素より強い酸化剤なので、過酸化水素は電子を与える還元剤としてはたらき、自身は酸素を発生します（酸素の酸化数は−1から0へ増加）。
・酸化数が−2で水と同じ：過酸化水素中の酸素の酸化数は−1です。水（H2O）中の酸素は−2です。
・−1から0になる：酸化剤としてはたらくときは電子を受け取るので、酸化数は減少して−2になります。0になるのは還元剤としてはたらいて酸素が発生するときです。

覚え方のポイント
「過酸化水素は、ふつうは酸化剤、過マンガン酸カリウムや二クロム酸カリウムのような強い酸化剤が相手のときだけ還元剤」と覚えます。酸化剤なら生成物は水、還元剤なら生成物は酸素です。過酸化水素は6％を超えて含む製剤も劇物に指定されており、分解しやすく酸素を発生する性質が取扱い上の注意点にもつながります。

問52-7

次の金属をイオン化傾向の大きい順に並べたものとして、正しいものはどれか。

①Na＞Zn＞Cu＞Ag
②Zn＞Na＞Cu＞Ag
③Na＞Cu＞Zn＞Ag
④Na＞Zn＞Ag＞Cu

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正解 ①Na＞Zn＞Cu＞Ag

解説
金属の単体が水溶液中で電子を失って陽イオンになろうとする性質を、金属のイオン化傾向といいます。主な金属をイオン化傾向の大きい順に並べると、Li＞K＞Ca＞Na＞Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞（H2）＞Cu＞Hg＞Ag＞Pt＞Auとなります。ナトリウム、亜鉛、銅、銀の4つでは、Na＞Zn＞Cu＞Agの順です。イオン化傾向が大きい金属ほど酸化されやすく、反応性が高くなります。

他の選択肢が不適切な理由
・Zn＞Na＞Cu＞Ag：ナトリウムは亜鉛よりずっとイオン化傾向が大きく、常温の水とも激しく反応します。
・Na＞Cu＞Zn＞Ag：亜鉛は水素よりイオン化傾向が大きく希塩酸に溶けますが、銅は水素より小さく希塩酸には溶けません。したがって亜鉛のほうが銅より大きくなります。
・Na＞Zn＞Ag＞Cu：銅板を硝酸銀水溶液に入れると銀が析出することから分かるように、銅のほうが銀よりイオン化傾向が大きくなります。

覚え方のポイント
イオン化列は「リッチに貸そうかな、まああてにすな、ひどすぎる借金」という語呂で覚える方法が広く知られています（Li K Ca Na Mg Al Zn Fe Ni Sn Pb H2 Cu Hg Ag Pt Au）。水銀（Hg）は毒物に指定されている金属で、イオン化傾向は銅と銀の間にあります。

問62-7

金属のイオン化傾向と反応に関する記述として、誤っているものはどれか。

①亜鉛板を硫酸銅(II)水溶液に入れると、銅が析出する
②銅板を硝酸銀水溶液に入れると、表面に銀が析出する
③銀板を硫酸亜鉛水溶液に入れると、表面に亜鉛が析出する
④銅は希塩酸には溶けないが、希硝酸には気体を出して溶ける

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正解 ③銀板を硫酸亜鉛水溶液に入れると、表面に亜鉛が析出する

解説
イオン化傾向の小さい金属のイオンを含む水溶液に、イオン化傾向の大きい金属を入れると、大きい金属が溶けて陽イオンになり、小さい金属が析出します。銀は亜鉛よりイオン化傾向がずっと小さいので、銀板を硫酸亜鉛水溶液に入れても何も起こらず、亜鉛は析出しません。したがってこの記述は誤りです。

他の選択肢が不適切な理由
・亜鉛板を硫酸銅(II)水溶液に入れる：正しい記述です。亜鉛（Zn）は銅（Cu）よりイオン化傾向が大きいので、亜鉛が溶けて亜鉛イオンになり、銅(II)イオンが電子を受け取って銅が析出します。
・銅板を硝酸銀水溶液に入れる：正しい記述です。銅が溶けて水溶液が青色を帯び、銅板の表面に銀が樹枝状に析出します（銀樹）。
・銅と希塩酸・希硝酸：正しい記述です。銅は水素よりイオン化傾向が小さいため塩酸や希硫酸には溶けませんが、酸化力の強い硝酸には、希硝酸なら一酸化窒素を発生しながら溶けます。

覚え方のポイント
「イオン化傾向の大きい金属は、小さい金属のイオンを追い出して析出させる」と覚えます。反応が起こるかどうかは、入れる金属と水溶液中の金属イオンの位置関係だけで判断できます。水素より右の銅・水銀・銀は、塩酸・希硫酸には溶けず、硝酸や熱濃硫酸のような酸化力のある酸にだけ溶けます。

問72-7

亜鉛板を硫酸亜鉛水溶液に、銅板を硫酸銅(II)水溶液に浸し、両液を素焼き板で仕切ったダニエル電池に関する記述として、誤っているものはどれか。

①負極では、亜鉛が酸化されて亜鉛イオンになる
②正極では、銅(II)イオンが還元されて銅が析出する
③電子は、導線を通って亜鉛板から銅板へ流れる
④イオン化傾向の小さい銅が、負極としてはたらく

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正解 ④イオン化傾向の小さい銅が、負極としてはたらく

解説
電池では、イオン化傾向の大きい金属が電子を放出して負極になり、イオン化傾向の小さい金属の側が正極になります。ダニエル電池では亜鉛のほうが銅よりイオン化傾向が大きいので、亜鉛板が負極、銅板が正極です。したがって「銅が負極としてはたらく」という記述は誤りです。ダニエル電池の起電力は約1.1 Vです。

他の選択肢が不適切な理由
・負極で亜鉛が酸化される：正しい記述です。負極では亜鉛が電子を2個失って亜鉛イオンとなって溶け出します（酸化反応）。
・正極で銅(II)イオンが還元される：正しい記述です。導線を通ってきた電子を銅(II)イオンが受け取り、銅板の表面に銅が析出します（還元反応）。
・電子は亜鉛板から銅板へ流れる：正しい記述です。電子は負極から正極へ導線を流れます。電流の向きは電子の流れと逆で、正極（銅板）から負極（亜鉛板）へ流れます。

覚え方のポイント
電池は「負極＝酸化（電子を出す）」「正極＝還元（電子を受け取る）」です。電気分解の「陽極＝酸化、陰極＝還元」と混同しやすいので、「負極と陽極が酸化」と、どちらも電子が導線へ出ていく側だとまとめて覚えましょう。素焼き板は、両液が混ざるのを防ぎつつイオンを通して電気的なつながりを保つはたらきをします。

問82-7

鉛蓄電池に関する記述として、誤っているものはどれか。

①放電するにつれて、電解液の硫酸の濃度は大きくなる
②負極に鉛、正極に酸化鉛(IV)を用いる電池である
③電解液には希硫酸を用い、充電すると濃度が元に戻る
④放電すると、両極の表面に硫酸鉛(II)が生じる

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正解 ①放電するにつれて、電解液の硫酸の濃度は大きくなる

解説
鉛蓄電池は、負極に鉛（Pb）、正極に酸化鉛(IV)（PbO2）、電解液に希硫酸を用いた二次電池（充電してくり返し使える電池）です。放電すると、両極とも水に溶けにくい硫酸鉛(II)（PbSO4）に変わり、電解液中の硫酸が消費されて水が生じます。そのため、放電が進むにつれて硫酸の濃度は小さくなり、電解液の密度も小さくなります。「濃度は大きくなる」という記述は誤りです。

他の選択肢が不適切な理由
・負極に鉛、正極に酸化鉛(IV)：正しい記述です。起電力は約2.0 Vで、自動車のバッテリーはこれを6個直列につないだものです。
・希硫酸を用い、充電すると濃度が戻る：正しい記述です。外部から電流を流して充電すると、放電と逆の反応が起こり、硫酸が再生されて濃度が元に戻ります。
・両極に硫酸鉛(II)が生じる：正しい記述です。負極では鉛が酸化され、正極では酸化鉛(IV)が還元され、どちらも硫酸鉛(II)になります。

覚え方のポイント
放電の全体の反応はPb＋PbO2＋2 H2SO4 → 2 PbSO4＋2 H2Oです。「放電すると両極が白い硫酸鉛(II)に変わって両極の質量が増え、硫酸が減って水が増える」の3点をセットで押さえましょう。硫酸を用いた電池なので、電解液の取扱いには強酸としての注意が必要です。

問92-7

白金電極を用いて硫酸銅(II)水溶液を2.0 Aの電流で9650秒間電気分解した。陰極に析出する銅の質量はいくらか。ただし、原子量はCu＝64、ファラデー定数は9.65×10の4乗 C/molとする。

①0.20 g
②6.4 g
③12.8 g
④64 g

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正解 ②6.4 g

解説
電気分解で流れた電気量（C）は「電流（A）×時間（s）」で求められ、電子1 molがもつ電気量の大きさがファラデー定数（9.65×10の4乗 C/mol）です。硫酸銅(II)水溶液を白金電極で電気分解すると、陰極では銅(II)イオンが電子2個を受け取って銅が析出します。したがって、析出する銅の物質量は流れた電子の物質量の半分になります。

計算の手順
電気量＝2.0 A × 9650 s＝19300 C
電子の物質量＝19300 C ÷ 96500 C/mol＝0.20 mol
析出する銅＝0.20 mol × 1/2＝0.10 mol（銅(II)イオン1個が電子2個を受け取って銅になる）
銅の質量＝0.10 mol × 64 g/mol＝6.4 g

他の選択肢が不適切な理由
・0.20 g：電子の物質量0.20 molの数値を、そのまま質量とした値です。
・12.8 g：銅(II)イオンが2価であることを考えず、電子1 molで銅1 molが析出するとして計算した値です（0.20×64）。
・64 g：銅1 mol分の質量で、電気量から物質量を求めていません。

覚え方のポイント
ファラデーの法則は「析出量は流れた電気量に比例し、同じ電気量なら析出する物質量はイオンの価数に反比例する」という内容です。計算は「電気量 → 電子の物質量 → 反応式の係数で目的物質の物質量 → 質量」の順に進めます。このとき陽極では水が酸化されて酸素が発生し、水溶液はしだいに酸性（硫酸）になっていきます。

問102-7

炭素電極を用いて塩化ナトリウム水溶液を電気分解したとき、陽極と陰極で生成する物質として正しいものはどれか。

①陽極塩素・陰極水素
②陽極水素・陰極塩素
③陽極酸素・陰極水素
④陽極塩素・陰極ナトリウム

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正解 ①陽極塩素・陰極水素

解説
水溶液の電気分解では、陽極では酸化反応、陰極では還元反応が起こります。塩化ナトリウム水溶液を炭素電極で電気分解すると、陽極では塩化物イオンが電子を失って塩素が発生します。陰極では、ナトリウムイオンはイオン化傾向が非常に大きく還元されにくいため、代わりに水が還元されて水素が発生し、水酸化物イオンが生じます。そのため陰極付近の水溶液は塩基性（水酸化ナトリウム）になります。

他の選択肢が不適切な理由
・陽極水素・陰極塩素：陽極と陰極が逆です。陽極は電子を奪う側（酸化）なので陰イオン由来の塩素、陰極は電子を与える側（還元）なので水素が生じます。
・陽極酸素・陰極水素：水酸化ナトリウム水溶液や硫酸ナトリウム水溶液を電気分解した場合の生成物です。塩化物イオンがあるときは、陽極では酸素より塩素が生じます。
・陽極塩素・陰極ナトリウム：ナトリウムの単体が得られるのは、水を含まない塩化ナトリウムの融解液を電気分解した場合（溶融塩電解）です。水溶液では水が先に還元されます。

覚え方のポイント
陰極では「イオン化傾向の小さい金属（銅・銀）のイオンなら金属が析出し、大きい金属（カリウム・カルシウム・ナトリウム・アルミニウム）のイオンなら水が還元されて水素」、陽極では「ハロゲン化物イオンがあればハロゲン、なければ水が酸化されて酸素」と覚えます。この電気分解は、水酸化ナトリウムと塩素を工業的に製造する方法（イオン交換膜法）の原理です。

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※本ページの問題・解説は、生成AI（人工知能）を活用して作成しています。