問1
★
物理変化と化学変化
次のうち、化学変化はどれか。
- ア氷が溶ける
- イ砂糖が水に溶ける
- ウ鉄が錆びる
- エ水が蒸発する
答えを見る
答えウ
別の物質ができる変化が化学変化。ほかはもとの物質のまま。
中学理科 / 化学分野
Unit 05
化学変化
鉄が錆びる・紙が燃える——これらは「別の物質が生まれる」化学変化。
化学反応式の書き方と、酸化・還元の基本を学ぼう。
⚗️ 化学反応式💥 分解・化合🔥 酸化・還元
1
化学変化とは
氷が溶けて水になっても、それはまだ「水」のまま。でも、紙が燃えて灰になると、もう紙には戻せない別のものに変わっている。このように、まったく別の物質が生まれる変化を化学変化という。
物質が別の種類の物質に変わる変化を化学変化（化学反応）という。 状態変化（物理変化）とは違い、もとの物質には戻せない。
⚗️ 物理変化 vs 化学変化
| 種類 | 特徴 | 例 |
|---|---|---|
| 物理変化 | 物質の種類は変わらない | 氷が溶ける・砂糖が溶ける |
| 化学変化 | 別の物質が生じる | 鉄が錆びる・燃焼・電気分解 |
❌ よくある誤解
誤：砂糖を水に溶かすのは化学変化である（砂糖が「見えなく」なるから）
正：砂糖水を加熱して水を蒸発させれば、もとの砂糖の結晶を取り出せる。つまり砂糖そのものは変化しておらず、これは物理変化である
「見た目が大きく変わる=化学変化」ではない。「もとの物質に戻せるかどうか」で判断するのが確実。
高校化学では、化学変化にともなうエネルギーの出入りを「反応エンタルピー」という数値で定量的に扱うようになる。発熱反応・吸熱反応がエネルギー図の上でどう表されるかまで学ぶ。高校化学・単元5と関連
📖 高校化学「反応エンタルピーの種類」を見てみる
2
化学反応式のつくり方
化学変化を式で表したものが化学反応式。矢印の左側に反応前の物質、右側に反応後の物質を書き、矢印の左右で原子の数が絶対に変わらないように数を調整する。
化学変化は化学反応式で表す。左辺（反応前）→ 右辺（反応後）と書き、両辺の原子の数を合わせる。
例：水の電気分解
2H₂O → 2H₂ + O₂
左辺：H 4個・O 2個 右辺：H 4個・O 2個 → 原子の数が一致
図1：水の電気分解。H と O の原子の数が左右で変わらないことを確認。
📝 化学反応式を書く手順
- 反応前の物質を左辺、反応後を右辺に書く
- 「→」でつなぐ（複数の物質は「+」でつなぐ）
- 両辺の各元素の原子の数が等しくなるよう係数を調整する
- 係数が1のときは省略する（例：1H₂O → H₂O）
❌ よくある誤解
誤：原子の数を揃えるとき、化学式の右下の小さな数字（添字）を書き換えてもよい
正：添字（H₂Oの「2」など）は物質そのものの構造を表す数字であり、勝手に変えると別の物質になってしまう。原子の数を揃えるときは、化学式の前につける係数だけを変える
例えばH₂Oの添字を変えてH₂O₂にすると、それは水ではなく過酸化水素という別の物質になってしまう。原子数の調整は「係数」だけで行う。
高校化学基礎では、化学反応式の係数を使って「どの物質が何g・何mol反応し、何gの物質が生成するか」を計算する量的関係を本格的に学ぶ。係数の比がそのまま物質量（mol）の比になるという重要な性質を使いこなせるようになる。化学基礎・単元7と関連
📖 化学基礎「量的計算と過不足」を見てみる
3
酸化と還元
スチールウールが燃えると黒っぽい酸化鉄になる。これは鉄が酸素と結びついたから（酸化）。逆に、酸化銅を炭素と混ぜて加熱すると、酸化銅から酸素が奪われて銅に戻る（還元）。この2つはいつもセットで起こる。
物質が酸素と結びつく変化を酸化、逆に酸素を失う変化を還元という。 酸化と還元は必ず同時に起こる。
🔥 酸化の例（スチールウールの燃焼）
化学反応式
3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄
鉄（Fe）が酸素（O₂）と結びついて酸化鉄（Fe₃O₄）になる
⚗️ 還元の例（酸化銅の還元）
化学反応式
2CuO + C → 2Cu + CO₂
CuO（酸化銅）が酸素を失い Cu（銅）に戻る→還元。C（炭素）は酸素を受け取り酸化される。
❌ よくある誤解
誤：酸化だけが起こる反応、還元だけが起こる反応がそれぞれ存在する
正：酸化銅の還元のように、1つの反応の中では必ず「酸化されるもの」と「還元されるもの」が同時に存在する。片方だけが起こることはない
2CuO+C→2Cu+CO₂では、CuOは還元されて銅になり、同時にCはCO₂に酸化されている。「酸化と還元は必ずセット」という原則は、高校で学ぶ「酸化還元反応」の土台になる最重要ポイント。
💡 なぜ酸化と還元は同時に起こるのか？
酸化銅(CuO)が酸素を失うためには、その酸素を「誰かが受け取る」必要がある。炭素(C)がその酸素を受け取ることで初めて、CuOは酸素を手放すことができる。つまり、一方が酸素を失う(還元される)ためには、必ずもう一方がその酸素を受け取る(酸化される)相手が必要であり、この「酸素の受け渡し」という一つの現象を、酸素を失った側から見れば還元、酸素を受け取った側から見れば酸化とよんでいる。
高校化学基礎では、酸化・還元を「酸素の授受」だけでなく、「水素の授受」「電子の授受」という、より本質的な3つの定義で捉え直す。特に「電子を失うことが酸化、電子を受け取ることが還元」という定義は、酸素が関わらない反応（金属どうしのイオン化傾向による反応など）にも適用できる、汎用性の高い考え方になる。化学基礎・単元13と関連
📖 化学基礎「酸化・還元の3つの定義」を見てみる
🎯 テストでの問われ方
定期テストでは、化学反応式の係数を求めさせる問題（原子の数を合わせる）、酸化銅の還元実験（炭素や水素を使う）の結果と反応式を対応させる問題が頻出。高校入試では、質量保存の法則と組み合わせて、反応前後の質量変化をグラフから読み取らせる計算問題として出題されることが多い。
🎯 練習問題
まず自分で解いてから、「答えを見る」を押して確かめよう。
問2
★
酸化と還元
物質が酸素と結びつく変化を何というか。
答えを見る
答え酸化
酸素と結びつくのが酸化、酸素を失うのが還元。
問3
★★
化学反応式と原子の数
水の電気分解の化学反応式 2H₂O → 2H₂ + O₂ で、左辺（2H₂O）に含まれる水素原子は何個か。
答えを見る
答え4個
係数2 × H₂O の H 2個。
問4
★★
係数を求める
酸化銅の還元の化学反応式 2CuO + C → □Cu + CO₂ の □ にあてはまる係数を答えよ。
答えを見る
答え2
左辺の Cu は 2個（2CuO）。右辺も2個にする。
問5
★★
酸化と還元
2CuO + C → 2Cu + CO₂ の反応で、酸化される物質は何か。物質名で答えよ。
答えを見る
答え炭素
炭素は酸素を受け取って、二酸化炭素になる。
問6
★★★
化学反応式と原子の数
スチールウールの燃焼の化学反応式 3Fe + 2O₂ → Fe₃O₄ で、左辺にある原子は、鉄原子と酸素原子を合わせて全部で何個か。
答えを見る
答え7個
Fe が3個、O が 2 × 2 = 4個。
✅ この単元のまとめ
- 化学変化：別の物質が生じる変化（物理変化とは異なる）
- 化学反応式：左辺→右辺で書き、両辺の原子数を係数で揃える
- 分解：1種類の物質が2種類以上に分かれる（例：2H₂O→2H₂+O₂）
- 化合：2種類以上の物質が結びついて1種類になる（例：3Fe+2O₂→Fe₃O₄）
- 酸化：物質が酸素と結びつく変化
- 還元：物質が酸素を失う変化（酸化と還元は同時に起こる）
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