中2 理科 ／ 化学 ／ s2-04
原子・分子・化学式・化学反応式
この単元でできるようになること
- 原子の性質（それ以上分けられない・なくならない・種類ごとに質量と大きさが決まっている）と、分子（いくつかの原子が結びついた粒）の区別ができる
- 元素記号 20 種程度と、代表的な化学式（H₂・O₂・N₂・H₂O・CO₂・NaCl・CuO・Ag₂O・NH₃・MgO・Fe・Cu・Ag など）が書ける
- 単体と化合物、分子をつくる物質とつくらない物質を分けられる
- 分解（熱分解・電気分解）と化合の代表的な化学反応式が書け、係数を合わせられる（反応の前後で原子の種類と数が同じ）
入試での位置づけ
化学反応式の係数合わせと分解・化合の実験（炭酸水素ナトリウムの熱分解、酸化銀の熱分解、水の電気分解、鉄と硫黄の化合）が定番。実験の「確認方法」（石灰水・線香・マッチ・磁石・塩酸）もセットで問われます。
1. 原子と分子
まずここだけ
原子：物質をつくる最小の粒。
- 化学変化でそれ以上分けられない
- 新しくできたり、なくなったり、他の種類に変わったりしない
- 種類ごとに質量と大きさが決まっている
分子：いくつかの原子が結びついた、物質の性質を示す最小の粒。
- 水素 H₂・酸素 O₂・窒素 N₂（2 個ずつ）、水 H₂O、二酸化炭素 CO₂、アンモニア NH₃
- 分子をつくらない物質：金属（Fe・Cu・Ag・Mg）、炭素 C、塩化ナトリウム NaCl、酸化銅 CuO、酸化マグネシウム MgO、酸化銀 Ag₂O など
元素記号（よく出るもの）
| 記号 | 元素 | 記号 | 元素 | 記号 | 元素 |
|---|---|---|---|---|---|
| H | 水素 | C | 炭素 | N | 窒素 |
| O | 酸素 | S | 硫黄 | Cl | 塩素 |
| Na | ナトリウム | Mg | マグネシウム | Al | アルミニウム |
| K | カリウム | Ca | カルシウム | Fe | 鉄 |
| Cu | 銅 | Zn | 亜鉛 | Ag | 銀 |
| Ba | バリウム | He | ヘリウム | Au | 金 |
周期表：元素を原子番号の順に並べたもの。縦の列（族）で性質が似る。
2. 単体と化合物・化学式
まずここだけ
| 分け方 | 1 種類の元素 | 2 種類以上の元素 |
|---|---|---|
| 単体（H₂・O₂・Fe・Cu・C） | 化合物（H₂O・CO₂・NaCl・CuO） |
純物質（単体・化合物）と混合物（空気・食塩水・石油）は別の分け方。
化学式の読み方：小さい数字はその原子の数。H₂O = 水素原子 2 個と酸素原子 1 個。 係数（前の数字）は分子の数。2H₂O = 水分子 2 個 = 水素原子 4 個、酸素原子 2 個。
| 物質 | 化学式 | 物質 | 化学式 |
|---|---|---|---|
| 水 | H₂O | 二酸化炭素 | CO₂ |
| 酸素 | O₂ | 水素 | H₂ |
| 塩化ナトリウム | NaCl | 酸化銅 | CuO |
| 酸化マグネシウム | MgO | 酸化銀 | Ag₂O |
| 硫化鉄 | FeS | アンモニア | NH₃ |
| 炭酸水素ナトリウム | NaHCO₃ | 炭酸ナトリウム | Na₂CO₃ |
| 塩化銅 | CuCl₂ | 硫化銅 | CuS |
3. 分解
まずここだけ
分解：1 種類の物質が 2 種類以上の別の物質に分かれる化学変化。
| 実験 | 反応式 | 確認のポイント |
|---|---|---|
| 炭酸水素ナトリウムの熱分解 | 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O | 気体は石灰水を白く、液体は塩化コバルト紙を青→赤、残った白い粉（炭酸ナトリウム）は水によく溶け強いアルカリ性（フェノールフタレインが濃い赤）。試験管の口を下げる（水が加熱部に流れて割れるのを防ぐ） |
| 酸化銀の熱分解 | 2Ag₂O → 4Ag + O₂ | 黒 → 白い固体（銀）。こすると光る・電気を通す。気体は線香が激しく燃える（酸素） |
| 水の電気分解 | 2H₂O → 2H₂ + O₂ | 陰極に水素（体積 2）、陽極に酸素（体積 1）。水素：酸素 = 2：1。純水は電流が流れにくいので水酸化ナトリウムを少し溶かす。水素はマッチで音を立てて燃える |
| 塩化銅水溶液の電気分解（中 3） | CuCl₂ → Cu + Cl₂ | 陰極に赤い銅、陽極に塩素（プールのにおい・漂白） |
加熱をやめるとき：ガラス管を水（石灰水）から抜いてから火を消す（逆流防止）。
4. 化合（結びつく変化）
まずここだけ
| 実験 | 反応式 | ポイント |
|---|---|---|
| 鉄と硫黄 | Fe + S → FeS | 加熱し始めたら火を止めても続く（発熱）。硫化鉄は磁石につかない、塩酸をかけると卵の腐ったにおい（硫化水素）。混合物（鉄 + 硫黄）は磁石につく・塩酸で水素 |
| 銅と硫黄 | Cu + S → CuS | |
| 水素と酸素 | 2H₂ + O₂ → 2H₂O | 爆発的に燃えて水 |
| 炭素と酸素 | C + O₂ → CO₂ | |
| マグネシウムと酸素 | 2Mg + O₂ → 2MgO | 激しい光、白い粉 |
| 銅と酸素 | 2Cu + O₂ → 2CuO | 赤→黒 |
5. 化学反応式の書き方
ここまでできれば十分
ルール：矢印の左右で原子の種類と数が同じになるように係数をつける（係数 1 は書かない）。
手順（水の電気分解）：
- 物質を化学式で書く：H₂O → H₂ + O₂
- 合っていない原子を探す：O が左 1・右 2 → 左の H₂O を 2 つに：2H₂O → H₂ + O₂
- H が左 4・右 2 → 右の H₂ を 2 つに：2H₂O → 2H₂ + O₂ ✓（H 4・O 2）
コツ：化学式の中の小さい数字は変えない（H₂O を H₂O₂ にしない）。係数だけを変える。1 つの原子しかない単体（Fe・Cu・Mg）は最後に合わせる。
練習：
- 2Cu + O₂ → 2CuO（O が 2 なので CuO 2 個 → Cu も 2）
- 2Mg + O₂ → 2MgO
- 2Ag₂O → 4Ag + O₂（O₂ には Ag₂O 2 個分、Ag は 4）
- 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O（Na 2・H 2・C 2・O 6）
6. よくある間違い
- 水の化学式を H₂O₂ にしたり、係数を合わせるために小さい数字を変える
- 「分子をつくらない物質」（金属・NaCl・CuO）に分子の絵を描く
- 電気分解の陰極・陽極を逆にする（陰極に水素、体積が多い）
- 硫化鉄に磁石がつくと答える（つかない。つくのは未反応の鉄）
- 炭酸水素ナトリウムと炭酸ナトリウムの性質を逆にする（加熱後の炭酸ナトリウムのほうがよく溶け・強いアルカリ性）
7. 自己チェック
- 原子：分けられない・なくならない・種類で質量が決まる。分子：性質を示す最小の粒
- 単体=1 種類、化合物=2 種類以上の元素
- 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O／2Ag₂O → 4Ag + O₂／2H₂O → 2H₂ + O₂
- Fe + S → FeS／2Cu + O₂ → 2CuO／2Mg + O₂ → 2MgO
- 係数だけ変える。左右で原子の種類と数を合わせる
8. 小テストへ
→ 小テスト（s2-04）
関連する単元
- 前提：s1-04 物質の性質、s1-06 状態変化（物理変化との区別）
- 次に進む：s2-05 化学変化と質量（質量保存・質量比）
- ここで使う考え方が出てくる：s2-06 酸化と還元、s3-03 イオン
参考資料
- 文部科学省『中学校学習指導要領（平成29年告示）解説 理科編』── 第 1 分野「(4) 化学変化と原子・分子 ア(ア) 物質の成り立ち ア(イ) 化学変化」
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/koko/science/s2-04/ ／ 更新 2026-09-12