銅が希硝酸に反応してNOを発生する酸化還元反応の解き方

高校化学の問題で、銅が希硝酸に反応してNO（一酸化窒素）を発生させる反応の化学反応式を求める問題について解説します。この反応は酸化還元反応であり、半反応式を使って解く方法を説明します。

銅の酸化還元反応とは？

銅が希硝酸に反応してNOを発生させる反応は、酸化還元反応です。酸化還元反応では、電子の移動が関与します。銅は酸化され、硝酸中の窒素は還元されます。この反応を正しく理解するためには、半反応式を使って酸化と還元の過程を分けて考えます。

酸化反応では、銅が電子を失い、Cu²⁺になる反応が進行します。これを化学反応式で表すと、次のようになります。

Cu → Cu²⁺ + 2e⁻

次に、還元反応です。還元反応では、NO₃⁻（硝酸イオン）が電子を受け取り、一酸化窒素（NO）を生成します。この反応を表すと。

NO₃⁻ + 4H⁺ + 3e⁻ → NO + 2H₂O

次に、酸化反応と還元反応を合わせて全反応式を求めます。酸化反応で放出された電子は還元反応で使われますので、電子の数を調整します。

酸化反応の電子数は2、還元反応の電子数は3なので、それぞれの反応を適切な係数で調整します。酸化反応に3を掛け、還元反応に2を掛けて、電子数を一致させます。

3Cu → 3Cu²⁺ + 6e⁻

2NO₃⁻ + 8H⁺ + 6e⁻ → 2NO + 4H₂O

これで、電子数が一致したので、両反応式を足し合わせます。すると、最終的な全反応式は以下のようになります。

3Cu + 2NO₃⁻ + 8H⁺ → 3Cu²⁺ + 2NO + 4H₂O

銅が希硝酸に反応してNOを発生させる反応は、酸化還元反応です。酸化反応と還元反応をそれぞれ半反応式で分けて考え、電子の数を調整することで全反応式を求めることができます。このようにして、化学反応式を解くことができます。