高校の化学の授業でよく出る問題の一つに、銅と濃硫酸を反応させたときに発生する二酸化硫黄（SO2）の反応式についての問題があります。この反応を理解することは、化学反応式のバランスを取るためにも非常に重要です。この記事では、銅と濃硫酸を反応させた際に何が起こるのか、そしてその化学反応式について解説します。
反応の基本：銅と濃硫酸の反応
まず、銅（Cu）と濃硫酸（H2SO4）の反応を考えます。銅は金属であり、濃硫酸と反応すると、酸化反応が進行します。この反応で重要なのは、硫酸が還元されて二酸化硫黄（SO2）ガスを発生させることです。
反応式を簡単に書くと、以下のようになります。
化学反応式の書き方
銅と濃硫酸の反応を化学反応式で表すと、次のようになります。
Cu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2O
ここで重要なのは、銅（Cu）が硫酸（H2SO4）と反応して硫酸銅（CuSO4）を生成し、二酸化硫黄（SO2）と水（H2O）が発生することです。この反応では、硫酸が酸化されてSO2が放出され、銅が還元されます。
反応式におけるSO4の由来
質問者が指摘した通り、「SO2ができるのにCuSO4のSO4はどこから来るのか？」という点も重要です。硫酸（H2SO4）のSO4（硫酸イオン）は、反応中に銅と結びついて銅(II)硫酸（CuSO4）を形成します。
このように、SO4は反応中の硫酸から供給され、最終的に銅と結びついて銅(II)硫酸を作ります。SO2は、反応の副産物として放出されますが、SO4自体は銅(II)硫酸の一部として残ります。
反応の理解と化学のポイント
この反応を理解するためのポイントは、反応が酸化還元反応であることです。銅が酸化されて銅(II)イオンとなり、硫酸が還元されて二酸化硫黄（SO2）として放出されます。このような酸化還元反応は化学反応の基本的な部分であり、他の反応にも多く登場します。
さらに、反応式を学ぶことで、反応における物質の変化をより明確に理解できるようになります。反応式のバランスを取ることで、反応における物質のモル比を理解し、化学計算にも応用できます。
まとめ
銅と濃硫酸の反応は、酸化還元反応の一例です。この反応では、銅が酸化されて銅(II)硫酸が生成され、硫酸が還元されて二酸化硫黄が発生します。反応式はCu + 2H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2H2Oであり、SO4は硫酸から供給されます。化学反応式の理解を深めることは、化学全体の理解にも繋がります。
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