中学理科の現役教員けいが「中2理科の化学分野-酸化と燃焼のしくみ–」を、実験を中心に分かりやすく解説します。
私が17年かけて培ってきた塾講師・教員経験を凝縮しました。実験の知識を整理して学びたい方は、ぜひ最後までお読みください。
酸化・燃焼とは？｜中2理科 化学
本章では、酸化や燃焼について詳しく解説します。
酸化や燃焼は、化学変化（化学反応）のひとつです。
化学変化とは、もとの物質と性質が異なる別の物質ができる変化です。
化学変化と化学反応は、同じ意味です。
化学変化には、主に次の2つの反応があります。
主な化学反応
- 「A＋B→C」のように、別の物質どうしが結びついて、別の化合物をつくる化学変化
- 「A→B＋C」のように、分かれて複数の別の物質ができる化学変化（分解）
酸化と燃焼は両方とも、上記の化学反応のうち、1つ目の結びつく化学変化であり、ちがいが分かりにくいという声をよく聞きます。
よって、本章では、勘違いされやすい「酸化と燃焼」について、次の2点について解説します。
本章で学べる内容
- 酸化は、酸素が結びつく化学変化
- 燃焼は、激しく熱や光を出しながら反応する酸化反応の一つ
酸化は酸素が結びつく化学変化
酸化は、物質が酸素Oと結びつく化学変化です。
ちなみに、酸素の元素記号はO、化学式はO₂です。
酸化には、おだやかに反応が進む化学変化と、激しく熱や光を出す化学変化があります。激しく熱や光を出す化学変化を、特に燃焼と言います。
中学理科で登場する酸化の化学反応は、次の6つです。
覚えておきたい酸化の反応一覧
- 水素と酸素が結びつき水ができる反応
2H₂+O₂→2H₂O - 炭素と酸素が結びつきから二酸化炭素ができる反応
C+O₂→CO₂ - マグネシウムと酸素が結びつき酸化マグネシウムができる反応
2Mg+O₂→2MgO - 鉄と酸素が結びつき酸化鉄ができる反応
- メタンと酸素が結びつき二酸化炭素と水ができる反応
CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O - 銅と酸素が結びつき酸化銅ができる反応
2Cu+O₂→2CuO
燃焼は激しく熱や光を出しながら反応する酸化
燃焼は酸化現象のひとつです。燃焼では、激しく熱や光を出しながら反応します。
酸化は、酸素Oと結びつく化学変化です。
燃焼したあとの物質には、酸素が結びつくことになります。
次の反応はすべて、燃焼です。
覚えておきたい燃焼の例
- 水素と酸素の混合気体に電気火花をつけると、一瞬たくさんの炎を出す反応
2H₂+O₂→2H₂O - 木炭を加熱すると、赤くなり高温になる反応
C+O₂→CO₂ - マグネシウム片に火をつけると、白い光を出す反応
2Mg+O₂→2MgO - スチールウールに火をつけると、激しく火が飛び散る反応
- メタンに火をつけると、炎をあげて燃える反応
CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O
【実験】木炭の燃焼（酸化）｜C+O₂→CO₂
本章では、炭素でできている木炭を加熱する実験をもとに、次の内容を解説します。
本章で学べる内容
- 木炭（炭素）の性質
- 木炭の燃焼の手順
- 木炭の燃焼の結果
- 木炭の燃焼の考察
- 木炭の燃焼の化学反応式
木炭の性質
木炭には炭素が含まれています。
炭素の元素記号はC、化学式もCで表します。
炭素は木炭だけでなく、鉛筆の芯、ダイヤモンドなど多くの物質に含まれている元素です。
木炭のもととなる木などの植物や、ヒトなどの動物は有機物であり、炭素原子を含みます。
木炭などの有機物は、一度燃焼を始めると、燃え尽きるまで反応は続きます。つまり、木炭などの有機物の燃焼は発熱反応だと分かります。
ちなみに、炭素を含む有機物とはちがい、炭素そのものは無機物です。
下の記事で炭素について詳しく解説しています。
≫中2理科【現役教員厳選】本当にテストに出す原子・元素記号一覧！
木炭の燃焼の手順
木炭の燃焼の手順は、次のとおりです。
木炭の燃焼の手順
- 木炭の質量をはかり、燃焼さじにのせ、加熱する
- 集気びんに石灰水を入れる
- 加熱して木炭が赤くなったら、燃焼さじを集気びんに入れ、ふたをしめる
- 気体が集まったら、燃焼さじを集気びんから取り出し、ふたをしめて石灰水をよく振る
- 加熱後の灰の質量をはかる
木炭の燃焼の結果
木炭の燃焼実験の結果は、次のとおりです。
木炭の燃焼実験の結果
- 集気びんの気体と石灰水が反応して、石灰水が白くにごる
- 反応前に比べて、反応後の木炭の質量が減少する
木炭の燃焼の考察
木炭の燃焼実験における考察と理由は、次のとおりです。
木炭の燃焼実験の考察と理由
- 木炭を加熱すると、二酸化炭素が発生することが分かる
[理由]石灰水が白くにごるから - 発生した二酸化炭素は空気中へ出ていくことが分かる
[理由]反応後に質量が減少したから
木炭の燃焼の化学反応式
木炭の燃焼の化学反応式は、次のとおりです。
木炭の燃焼の化学反応式
C + O₂ → CO₂
炭素 ＋酸素 → 二酸化炭素
【実験】スチールウールの燃焼（酸化）｜中2理科 化学
本章では、鉄でできているスチールウールを加熱する実験をもとに、次の内容を解説します。
本章で学べる内容
- スチールウールの性質
- スチールウールの燃焼の手順
- スチールウールの燃焼の注意点
- スチールウールの燃焼の結果
- スチールウールの燃焼の考察
- スチールウールの燃焼の化学反応式
スチールウールの性質
スチールウールは金たわしとも呼ばれ、鉄の繊維でできているたわしです。
スチールウールには弾力があります。主に、食器を洗ったり、家を掃除したりするときに使われます。
スチールとは鋼（はがね）のことで、炭素を0.04%から2%程度含む鉄の合金です。スチールウールにも炭素が少量含まれています。
スチールウールには少量の炭素が含まれていますが、中学理科では主成分の「鉄」だけが含まれているものとして解説します。
鉄の元素記号はFeで、化学式もFeで表します。
鉄元素の詳しい解説は次の記事を参考にしてください。
≫中2理科【現役教員厳選】本当にテストに出す原子・元素記号一覧！
スチールウールの燃焼の手順
スチールウールの燃焼の手順は、次のとおりです。
スチールウールの燃焼の手順
- 集気びんに水を入れてから、酸素を入れ、ふたをしておく
- スチールウールの質量をはかる
- スチールウールを燃焼さじに巻きつけ、火をつけて集気びんの中に入れる
- 反応後のスチールウールの質量をはかる
- 反応前後のスチールウールについて、色や手ざわりを調べる
- 反応前後のスチールウールについて、磁石への反応を調べる
- 反応前後のスチールウールを、うすい塩酸の中に入れたときのようすを調べる
スチールウールの燃焼の注意点
スチールウールの燃焼実験では、次のような点に注意しましょう。
スチールウールの燃焼実験の注意点と理由
- 集気びんに水を入れておく
[理由]加熱したスチールウールが飛び散って集気びんが割れることがあるため。※水の代わりに砂でもよい - スチールウールの加熱後の物質に、うすい塩酸を加えるときは、火を近づけないようにする
[理由]燃えやすい気体が発生すると危険だから
スチールウールの燃焼の結果
スチールウールの燃焼実験の結果は、次のとおりです。
スチールウールの燃焼実験の結果
- スチールウールを燃焼さじに巻きつけ、火をつけて集気びんの中に入れると、酸素の中で激しく熱と光を出しながら燃えた。
- 反応後に質量が増加した
- 反応前のスチールウールの性質
・金属光沢あり
・かたいが弾力性あり
・磁石につく
・うすい塩酸を加えると気体が発生する（水素） - 加熱後のスチールウールの性質
・金属光沢なし
・もろくて弾力性なし
・磁石につかない
・うすい塩酸を加えても気体が発生しない
スチールウールの燃焼の考察
スチールウールの燃焼実験における考察と理由は、次のとおりです。
スチールウールの燃焼実験の考察と理由
- スチールウールを加熱すると、鉄とは別の物質になったと考えられる
[理由]反応の前後で性質が変化したから - 加熱後できた物質は酸化鉄である
[理由]鉄が空気中の酸素と結びつき、反応後の物質の質量が増加したから
スチールウールの燃焼の化学反応式
スチールウールの燃焼の化学反応式は、中学理科では出題されません。
実は酸化鉄にはいくつか種類があって、ややこしいからです。
中学理科では、下のような化学反応式の日本語版だけが取り扱われます。
酸化鉄にはFe₃O₄（四酸化三鉄）や、FeO（第一酸化鉄）などがあります。
覚える必要はおそらくありませんが、鉄の酸化の化学反応式を下に記します。
鉄の酸化の化学反応式
- 3Fe ＋ 2O₂ → Fe₃O₄
鉄 ＋ 酸素 → 酸化鉄（四酸化三鉄） - 2Fe ＋ O₂ → 2FeO
鉄 ＋ 酸素 → 酸化鉄（第一酸化鉄）
【実験】マグネシウムの燃焼（酸化）｜2Mg+O₂→2MgO
本章では次のとおり、マグネシウムを加熱する実験を解説します。
本章で学べる内容
- マグネシウムの性質
- マグネシウムの燃焼の手順
- マグネシウムの燃焼の結果
- マグネシウムの燃焼の考察
- マグネシウムの燃焼の化学反応式
マグネシウムの性質
マグネシウムは、常温で銀白色のやわらかく軽い金属です。
火をつけると白い光を出すため、花火につかわれています。
マグネシウムの元素記号はMgで、化学式もMgです。
マグネシウム元素については、下の記事が参考になります。
≫中2理科【現役教員厳選】本当にテストに出す原子・元素記号一覧！
マグネシウムの燃焼の手順
マグネシウムの燃焼の手順は、次のとおりです。
マグネシウムの燃焼の手順
- マグネシウム片の質量をはかる
- マグネシウム片にマッチで火をつけ、反応のようすを観察する
マグネシウムの燃焼の結果
マグネシウムの燃焼実験の結果は、次のとおりです。
マグネシウムの燃焼実験の結果
- マグネシウムに火をつけると、激しく熱と白い光を出しながら燃えた
- 加熱後、マグネシウム片の質量が増加した
マグネシウムの燃焼の考察
マグネシウムの燃焼実験における考察と理由は、次のとおりです。
マグネシウムの燃焼実験の考察と理由
加熱後できた物質は酸化マグネシウムである
[理由]マグネシウムが空気中の酸素と結びつき、反応後の物質の質量が増加したから
マグネシウムの燃焼の化学反応式
マグネシウムの燃焼の化学反応式は、次のとおりです。
マグネシウムの燃焼の化学反応式
2Mg + O₂ → 2MgO
マグネシウム ＋酸素 → 酸化マグネシウム
【実験】水素の燃焼（酸化）｜2H₂+O₂→2H₂O
水素が入っている試験管の口に火のついたマッチを近づけると、音を立てて燃え、水ができます。
水素は水をつくるとき、酸素と結びつきます。
つまり「水素は酸化した結果、水になる」と言えるのです。
水素と酸素から水ができる反応は、激しい光と熱を出すため「燃焼」の現象の一つと言えます。
本章では、水素の燃焼実験を、次のテーマにそって詳しく解説します。
本章で学べる内容
- 水素の性質
- 水素の燃焼の手順
- 水素の燃焼の結果
- 水素の燃焼の考察
- 水素の燃焼の化学反応式
水素の性質
水素は、その名が示すとおり、水をつくっている元素です。水素原子は、水だけでなく多くの有機物にも、含まれています。
水素の元素記号はHで、水素の化学式（分子式）はH₂です。
水素についてもっと知りたい方は、下の記事が参考になります。
≫中2理科【現役教員厳選】本当にテストに出す原子・元素記号一覧！
水素の燃焼の手順
水素の燃焼の手順は、次のとおりです。
水素の燃焼の手順
- 透明な袋に青色の塩化コバルト紙を入れる
- 袋に水素：酸素＝2：1の割合で混合して入れる
- 電気花火で点火し、反応のようすを観察する
- 塩化コバルト紙の色の変化を観察する
- 水素のみで、同様の実験を行い、反応のようすや塩化コバルト紙の色の変化を観察する
水素の燃焼の結果
水素の燃焼実験における結果は、次のとおりです。
水素の燃焼実験における結果
水素と酸素の混合気体
- 激しく炎が出たあと、袋がしぼんで中がくもる
- 青色の塩化コバルト紙が赤色に変化する
水素のみ
- 反応が起こらない
- 青色の塩化コバルト紙の色が変化しない
水素の燃焼の考察
水素の燃焼実験における考察と理由は、次のとおりです。
水素の燃焼実験における考察と理由
袋のなかに発生した液体は、水である
[理由]塩化コバルト紙が赤色に変化するから
水素の燃焼の化学反応式
水素の燃焼の化学反応式は、次のとおりです。
水素の燃焼の化学反応式
2H₂ + O₂ → 2H₂O
水素 ＋ 酸素 → 水
水素の燃焼実験において、水素：酸素＝2：1の割合の混合気体を用いたのは、1つの水分子ができるには、水素分子が2つ、酸素分子が2つ必要だからです。
水の電気分解の化学反応式は、次のとおりです。
水の電気分解の化学反応式
2H₂O → 2H₂ + O₂
水 → 水素 ＋ 酸素
有機物の燃焼｜中2理科 化学
有機物は燃えると二酸化炭素を発生します。
有機物には炭素Cが含まれているからです。
燃焼すると熱を出すことから、有機物の燃焼は発熱反応だと言い換えることもできます。
有機物には水素原子Hが含まれていることが多いため、燃焼すると二酸化炭素だけでなく水を発生します。
本章では、有機物の燃焼について、次の項目にそって解説します。
本章で学べる内容
- 有機物の燃焼の化学反応式の例
- 有機物の燃焼の化学反応式のつくり方
有機物の燃焼の化学反応式の例
有機物の燃焼は、次のように表せます。
有機物には炭素Cや水素Hが含まれるため、酸素Oと結びつくと、次のように二酸化炭素や水を発生させます。
有機物の燃焼で発生する物質
- 炭素Cと酸素Oが結びつく→二酸化炭素CO₂
- 水素Hと酸素Oが結びつく→水H₂O
有機物の燃焼の例として、中学理科で出題される可能性のあるものは次のとおりです。
有機物の燃焼の例
- メタンの燃焼
CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ 2H₂O - エタノールの燃焼
C₂H₅OH ＋ 3O₂ → 2CO₂ ＋ 3H₂O - プロパンの燃焼
C₃H₈ ＋ 5O₂ → 3CO₂ ＋ 4H₂O
なお、有機物の燃焼の化学反応式を暗記させる学校は少ないです。
「有機物の燃焼」に関するテスト問題は、出題されるにしても、物質の化学式のヒントが問題文に書かれているでしょう。
有機物の燃焼の化学反応式のつくり方
有機物の燃焼の化学反応式は、たまにテストや入試で出題されるため、つくり方を知っておくと得します。
テストでは、次のような出題のされ方をされます。
[問題]メタンの化学式はCH₄である。メタンが燃焼するときの化学反応式を書きなさい。
上記の問題の考え方を解説します。
メタン ＋ 酸素 → 二酸化炭素 ＋ 水
化学反応式の途中式1
CH₄ ＋ O₂ → CO₂ ＋ H₂O
反応前後の原子数の比較
- 反応前の原子
・Cが1つ
・Hが4つ
・Oが2つ - 反応後の原子
・Cが1つ
・Hが2つ
・Oが3つ
上記の比較から、反応前後の原子数のちがいについて、次のことが分かります。
反応前後の原子数のちがい
- Cは、数が等しい
- Hは、反応後に2つ足りない
- Oは、反応後に1つ多い
係数のいじり方
- Cを含むメタンCH₄の係数は変えない→O₂をいじる
[理由]Cの数が等しいから - O₂の係数を2にする
O₂の係数を2にすると、次のような式になります。
化学反応式の途中式2
CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ H₂O
途中式2から分かることは、次のとおりです。
途中式2における、反応前後の原子数のちがい
- Cは、数が等しい
- Hは、反応後に2つ足りない
- Oは、反応後に1つ足りない
上記の途中式2における原子数のちがいから、反応後にHが2つ、Oが1つ足りないことが分かります。
「Hが2つ、Oが1つ」ということは、水H₂Oが1つ足りないとわかります。
CH₄ ＋ 2O₂ → CO₂ ＋ 2H₂O
【実験】銅の酸化｜中2理科 化学
本章では次のとおり、銅を加熱して酸化させる実験を解説します。
本章で学べる内容
- 銅の性質
- 銅の燃焼の手順
- 銅の燃焼の結果
- 銅の燃焼の考察
- 銅の燃焼の化学反応式
銅の性質
銅は、常温で赤色の光沢のある金属です。
銅の元素記号はCuで、銅の化学式はCuです。
銅の酸化の手順
銅の酸化の手順は、次のとおりです。
銅の酸化の手順
- 銅の粉末とステンレス皿の全体の質量をはかる
- 銅を皿ごと加熱する
- 加熱後の皿全体の質量をはかる
銅の酸化の結果
銅の酸化実験の結果は、次のとおりです。
銅の酸化実験の結果
- 加熱すると、おだやかに反応が進んだ
- 赤色だった銅の粉末の色が、加熱すると黒くなった
- 反応後に質量が増加した
銅の酸化の考察
銅の酸化実験における考察と理由は、次のとおりです。
銅の酸化実験の考察と理由
- 銅を加熱すると、銅とは別の物質になったと考えられる
[理由]反応の前後で色が変わったから - 加熱後できた物質は酸化銅である
[理由]銅が空気中の酸素と結びつき、反応後の物質の質量が増加したから
銅の酸化の化学反応式
銅の酸化の化学反応式は、次のとおりです。
銅の酸化の化学反応式
2Cu + O₂ → 2CuO
銅 ＋酸素 → 酸化銅
酸化と還元のちがい｜中2理科 化学
本章では、酸化と還元のちがいを解説します。
酸化と還元の大きなちがいは、次の2点です。
酸化と還元の大きなちがい
- 酸化は、物質に酸素が結びつく化学変化
- 還元は、酸化物から酸素をとり除く化学変化
上記に加え、酸化と還元に関して知っておくべきポイントは次の2つです。
酸化と還元のキーポイント
- 酸化と還元は同時に起こる
- 炭素や水素、エタノールは酸化しやすい
酸化は物質に酸素が結びつく化学変化
酸化は、化学変化（化学反応）のひとつです。
酸化銅と活性炭（炭素）を混ぜ合わせて加熱する実験を例に考えましょう。
酸化銅と炭素を混ぜ合わせて加熱する実験の化学反応式は、次のとおりです。
2CuO + C → 2Cu + CO₂
酸化銅 ＋ 炭素 → 銅 ＋ 二酸化炭素
上記の化学反応において、炭素は酸素と結びつき、二酸化炭素になります。
「炭素は酸化した」と言えます。
還元は酸化物から酸素をとり除く化学変化
還元は、化学変化（化学反応）のひとつです。
酸化銅と活性炭（炭素）を混ぜ合わせて加熱する実験を例に考えましょう。
酸化銅と炭素を混ぜ合わせて加熱する実験の化学反応式は、次のとおりです。
2CuO ＋ C → 2Cu ＋ CO₂
酸化銅＋炭素→銅＋二酸化炭素
上記の化学反応において、酸化銅は酸素をとり除き、銅になります。「酸化銅は還元した」と言えます。
銅よりも炭素の方が酸素と結びつきやすいということも覚えておきましょう。
炭素のほかに、水素も酸素と結びつきやすいため、酸化銅は次のように水素でも還元できます。
CuO ＋ H₂ → Cu ＋ H₂O
酸化銅＋水素→銅＋水
【まとめノート】燃焼と酸化は実験を整理して理解しよう！｜中2理科 化学
本記事では、中学2年で学習する「酸化と燃焼」を解説しました。
本記事で解説した実験は次のとおりです。
- 木炭（炭素）の燃焼
- スチールウール（鉄）の燃焼
- マグネシウムの燃焼
- 水素の燃焼
- 銅の酸化
上記の実験について整理した「まとめノート」を、参考にしてください。
まず、化学変化と酸化、燃焼についてまとめたのが下のノート図です。
次に、木炭（炭素）の酸化について、下のノートのようにまとめました。
スチールウールの燃焼については、下のノート図のようにまとめるといいでしょう。
マグネシウムの燃焼について、実験を中心に次のようにまとめると、スッキリ整理できます。
水素と酸素から水ができる反応は、次のようにまとめるといいでしょう。
燃焼についての内容を、かんたんにまとめたノートも参考にしてください。
最後に、燃焼ではせずに酸化する酸化銅についてまとめたノートが下図です。
本記事で出てくる化学反応式は、次のとおりです。何回も紙に書いて、音読して、暗唱して、繰り返し学習して覚えましょう。
- 水素と酸素が結びつき水ができる反応
2H₂+O₂→2H₂O - 炭素と酸素が結びつきから二酸化炭素ができる反応
C+O₂→CO₂ - マグネシウムと酸素が結びつき酸化マグネシウムができる反応
2Mg+O₂→2MgO - 銅と酸素が結びつき酸化銅ができる反応
2Cu+O₂→2CuO - メタンと酸素が結びつき二酸化炭素と水ができる反応
CH₄+2O₂→CO₂+2H₂O
以上、中学2年生の化学分野『酸化と燃焼』の解説でした。
酸化ではなく、塩素や硫黄と結びつく化学変化はこちらから復習できます▼
https://tanoshimurika.com/2-chemistry-chemical_compound/
入試や定期テストでよく出る化学反応式一覧は、こちらからどうぞ▼
https://tanoshimurika.com/2-chemistry-chemical_equation
この記事が、皆さんの理解のお役に立てれば幸いです。
