中2 理科 ／ 化学 ／ s2-06
酸化と還元・化学変化と熱
この単元でできるようになること
- 酸化（酸素と結びつく）・燃焼（光や熱を出す激しい酸化）・還元（酸化物から酸素をとる）が区別できる
- 酸化銅と炭素の実験（2CuO + C → 2Cu + CO₂）で、何が酸化され何が還元されたか、実験の注意点が言える
- 有機物の燃焼で二酸化炭素と水ができること、スチールウールの燃焼で質量が増える理由が言える
- 発熱反応と吸熱反応の例が言えて、化学かいろ・冷却パックのしくみを説明できる
- 還元の量的関係（酸化銅 : 炭素 : 銅 = 40 : 3 : 32 など与えられた比）で計算できる
入試での位置づけ
酸化銅の還元実験（炭素または水素で）は記述・計算ともに超頻出。「石灰水が白くにごる → CO₂」「赤くなった物質をこすると光る → 銅」「ピンチコックで閉じる理由」「火を消す前にガラス管を抜く理由」まで一式で。化学かいろ（鉄の酸化＝発熱）と吸熱反応（クエン酸＋炭酸水素ナトリウム）も定番です。
1. 酸化と燃焼
まずここだけ
酸化：物質が酸素と結びつく化学変化。できた物質が酸化物。 燃焼：光や熱を出しながら激しく進む酸化。
| 酸化 | 式 | ようす |
|---|---|---|
| 銅 | 2Cu + O₂ → 2CuO | 赤 → 黒（おだやか・燃焼ではない） |
| マグネシウム | 2Mg + O₂ → 2MgO | 激しい白い光、白い粉 |
| 鉄（スチールウール） | 鉄 + 酸素 → 酸化鉄 | 火花を出して燃える。質量が増える（結びついた酸素の分） |
| 水素 | 2H₂ + O₂ → 2H₂O | 爆発的に燃えて水 |
| 炭素 | C + O₂ → CO₂ |
スチールウールの燃焼後：黒っぽくなり、質量が増え、電気を通さなくなり、塩酸を加えても水素が出ない、磁石につきにくくなる（鉄とは別の物質になった）。
有機物の燃焼：炭素と水素を含む → 二酸化炭素と水ができる（ろうそく・エタノール・砂糖・木）。集気びんの内側が白くくもる（水）、石灰水が白くにごる（CO₂）。
さび：鉄がゆっくり酸化したもの。おだやかな酸化。
2. 還元
まずここだけ
還元：酸化物から酸素がとり除かれる化学変化。酸化と同時に起こる（酸素をとった相手が酸化される）。
酸化銅と炭素の実験：
2CuO + C → 2Cu + CO₂
（酸化銅は還元されて銅に、炭素は酸化されて二酸化炭素に）- 黒い粉（酸化銅 + 炭素）を加熱 → 赤い（赤褐色の）銅ができる。こすると金属光沢
- 出た気体は石灰水を白くにごらせる（CO₂）
- 火を消す前にガラス管を石灰水から抜く（逆流防止）
- 火を消したあと ピンチコック（ゴム管を閉じる）：空気が入って、できた銅が再び酸化されるのを防ぐ
酸化銅と水素：CuO + H₂ → Cu + H₂O（水ができる。塩化コバルト紙で確認）
炭素と水素は酸素と結びつきやすいので、還元剤として使える（鉄の製錬＝鉄鉱石をコークス（炭素）で還元）。
ここまでできれば十分：量の計算
例：酸化銅 4.0 g と炭素 0.3 g がちょうど反応して、銅 3.2 g と二酸化炭素 1.1 g ができる（CuO : C : Cu : CO₂ = 40 : 3 : 32 : 11）。問題では比が与えられる。
酸化銅 6.0 g を完全に還元 → 炭素 0.45 g、銅 4.8 g（= 6.0 × 32/40 = 6.0 × 4/5）、CO₂ 1.65 g 酸化銅 4.0 g に炭素 0.6 g（多すぎる）→ 酸化銅がなくなるまで反応。銅 3.2 g、炭素が 0.3 g 残る → 残る固体 = 3.2 + 0.3 = 3.5 g 質量保存：反応前 4.0 + 0.3 = 4.3 g、反応後 銅 3.2 + CO₂ 1.1 = 4.3 g ✓
酸化銅 : 銅 = 5 : 4（s2-05 の 銅 : 酸素 : 酸化銅 = 4 : 1 : 5 と同じ）。
3. 化学変化と熱
まずここだけ
| 発熱反応 | 吸熱反応 | |
|---|---|---|
| 熱 | 出す（まわりの温度が上がる） | 吸収（まわりの温度が下がる） |
| 例 | 鉄粉 + 活性炭 + 食塩水（化学かいろ：鉄の酸化）、燃焼、酸化カルシウム + 水（お弁当の加熱）、中和 | クエン酸 + 炭酸水素ナトリウム（+ 水）、塩化アンモニウム + 水酸化バリウム（冷却パック） |
化学かいろ：鉄が空気中の酸素とゆっくり結びつく（酸化）ときの熱。活性炭は反応を助け、食塩水は速める。袋を開けないと始まらない（酸素が必要）。
化学エネルギー：物質がもつエネルギー。発熱反応では化学エネルギーが熱エネルギーに変わる。
4. よくある間違い
- 還元を「酸素と結びつく」と逆にする（とり除く）
- 酸化銅と炭素の実験で「炭素が還元された」（炭素は酸化、酸化銅が還元）
- ピンチコックの理由を「気体が逆流しないため」（銅の再酸化を防ぐため。逆流防止は「ガラス管を抜く」）
- スチールウールの燃焼で質量が減るとする（増える。木や紙は CO₂・水が逃げるので減る）
- 吸熱反応の例をまちがえる（中和・燃焼・鉄の酸化は発熱）
5. 自己チェック
- 酸化=酸素と結びつく、燃焼=光や熱を出す酸化、還元=酸素をとり除く
- 2CuO + C → 2Cu + CO₂：酸化銅は還元、炭素は酸化
- 実験：石灰水（CO₂）、赤い銅、ガラス管を抜く→火を消す→ピンチコック
- 発熱：化学かいろ（鉄の酸化）・燃焼・中和。吸熱：クエン酸+炭酸水素ナトリウム
- CuO : Cu = 5 : 4
6. 小テストへ
→ 小テスト（s2-06）
関連する単元
- 前提：s2-04 化学反応式、s2-05 化学変化と質量（銅 : 酸素 = 4 : 1）
- 次に進む：s2-07 生物のからだ
- ここで使う考え方が出てくる：s3-03 イオン・電池（化学エネルギー → 電気）、s3-04 中和（発熱）
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(イ) 化学変化（酸化と還元・化学変化と熱）」
受験のしらべ ／ https://juken-shirabe.com/koko/science/s2-06/ ／ 更新 2026-09-12