개념 한 쪽
환원은 전자를 얻고 산화수가 내려가는 변화다. 위험물산업기사에서는 환원제의 조건, 산화제와 환원제를 모두 될 수 있는 물질, 금속의 환원력 서열 비교를 묻는 문제가 나온다.
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출제기준 단원 「환원」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 산화제·환원제 역할 판정 | 1 | 반응식에서 전자를 잃고 얻는 물질 구분 |
| 환원제 물질 선택 | 1 | 환원제로 쓰이는 물질 고르기 |
| 환원제 조건 판정 | 1 | 환원제가 될 수 없는 물질 고르기 |
환원은 전자를 얻어 산화수가 감소하는 과정이다(전자를 잃으면 산화수가 증가해 산화다). 환원제는 이 반대편에서 전자를 내주는 물질이므로 전자를 잃기 쉽고 수소를 내놓기 쉬운 성질을 가진다. 원칙적으로 산소를 내놓는 물질은 산화제 또는 산소 공급원으로 보지만, 예외가 있으므로 선지 판단은 낱말이 아니라 산화수 변화로 한다.
같은 물질이 조건에 따라 두 역할을 다 할 수도 있다. 과산화수소(H₂O₂) 속 산소의 산화수는 -1로 중간값이어서, 더 낮은 -2로 내려가면 산화제로, 0으로 올라가면 환원제로 작용한다. 이산화황(SO₂)은 황의 산화수가 +4에서 +6으로 증가하며 전자를 잃는 환원제로 작용한다.
금속의 환원력은 이온화 경향으로 비교한다. 금속 A가 B 이온과 반응한다면 환원력은 A > B이고, 반응하지 않는다면 역순이다. A는 B 이온과 반응하지만 C 이온과는 반응하지 않고 D는 C 이온과 반응한다면 A > B, D > C, C > A를 모아 D > C > A > B의 서열이 된다. 반응 여부만으로 줄을 세우는 이 규칙을 적용하면 별도의 활동성 표 없이도 순서를 정할 수 있다.
당류 중에는 환원성을 가진 환원당이 있고 자당(설탕)은 비환원당이어서 환원성이 없다. 산화 환원의 대응 관계를 한 문장으로 묶으면 「산화수 감소가 환원, 증가가 산화」이고, 산화제는 환원되는 쪽·환원제는 산화되는 쪽이라는 대립 구조가 모든 보기 판단의 기준이 된다.
재료에 나오는 문제는 환원제 조건 보기, 산화제·환원제 모두 가능한 물질 고르기, 환원성 없는 당류 고르기, 금속 서열 세우기, 반응식에서 산화제·환원제 판별 등이다. '전자를 잃는다', '수소를 내놓는다'는 환원제의 성질이다. 금속 서열 문제는 반응하는 쌍에서 반응하는 금속이 더 강한 환원제라는 규칙으로 줄을 세우고, 산화제와 환원제를 모두 고르는 문제에서는 산화수가 중간값(-1, +4 등)인 물질을 찾는다.
이산화납과 과산화수소는 PbO2 + H2O2 → PbO + O2 + H2O 과 같이 반응하여 산소를 발생한다. 이 반응에 대한 설명이 옳은 것은?
정답 ④ · 주어진 산화환원 반응에서 산화제와 환원제의 역할을 묻는 문제이다. PbO2에서 Pb의 산화수는 +4에서 PbO의 +2로 감소하여 환원되었으므로 PbO2는 산화제로 작용한다.
PbO2의 Pb는 +4→+2로 환원되어 산화제, H2O2의 O는 -1→0로 산화되어 환원제이다.
다음 물질중 환원제로 이용되는 물질인 것은?
정답 ④ · 이 문제는 제시된 화학물질 중 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 환원제를 찾는 문제이다. 이산화황(SO2)에서 황의 산화수는 +4로, 추가로 산화되어 +6가의 황산염이나 삼산화황이 될 수 있으므로 주로 환원제로 작용한다.
황의 산화수가 +4에서 +6으로 증가하는 이산화황은 전자를 잃는 환원제로 작용한다.
환원제가 될 수 있는 물질이 아닌 것은?
정답 ④ · 환원제가 될 수 있는 물질의 특징이 아닌 것을 고르는 문제이다. 환원제는 상대 물질을 환원시키는 역할을 하므로 자신은 산화되어야 하며, 이를 위해 전자를 잃기 쉽고 수소를 내놓기 쉬우며 산소와 화합하기 쉬운 성질을 가진다.
환원제는 전자를 잃거나 수소를 내기 쉬운 물질이며, 산소를 내는 물질은 산화제이다.
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