こんにちは、福岡で家庭教師をやっている「ろっく」です。
1学期の期末も終わって、そろそろ夏休みが見えてきたね。この時期に「化学反応式、正直よくわからないまま来ちゃった…」という中2生、めちゃくちゃ多い。大野城市や春日市で教えてる生徒からも、毎年この質問が来るんだ。
化学反応式の「係数」って、実は勘やセンスじゃなくて、手順どおり数えれば必ず合うもの。福岡県の公立入試でも小問でよく出るし、定期テストなら確実に得点源にできる単元なんだ。今日はここを完全につぶそう。
・勘に頼らず「原子の数を数える」手順
・テストに出やすい反応式で実際に練習
そもそも「係数」は何のためにあるの?
化学反応式には、絶対に守らなきゃいけないルールがひとつある。それは——
原子が消えたり、急に生まれたりは絶対にしない。だから左辺と右辺で、各原子の数をピッタリ同じにする必要がある。その「数合わせ」のための数字が係数だよ。
つまり係数は、雰囲気で決めるものじゃない。左と右で原子の数をそろえるために、逆算で決まるもの。ここを勘違いしてる子がすごく多い。
では、実際にみんながどこで間違えるのか。よくある3パターンを見ていこう。
つまずき①:係数を変えていいのに、化学式そのものを書き換える
一番多くて、一番痛いのがコレ。
例えば「水素と酸素から水ができる」反応。
H₂ + O₂ → H₂O₂
「右の酸素が2個ないと合わないから」って、水を H₂O₂ に書き換えちゃう。
2H₂ + O₂ → 2H₂O
化学式(H₂O)は絶対いじらない。前の「係数」だけで数を合わせる。
H₂O₂ は「オキシドール(過酸化水素)」というまったく別の物質。水(H₂O)とは違うものになっちゃう。
つまずき②:係数の「1」を数え忘れる
係数の「1」は書かないルールだよね。O₂ は「1O₂」とは書かない。ここに落とし穴がある。
数を合わせるとき、係数が書いてない化学式は「1個ぶん」として数える。これを忘れて「係数がないから0個」と思っちゃう子がいる。
数えるときは、頭の中で「見えない1」を全部つけて数えるクセをつけよう。これだけでミスが激減する。
つまずき③:数える順番がバラバラで、あっちを直すとこっちがズレる
係数合わせが「沼」になるのは、たいてい数える順番がテキトーだから。適当に片方を直すと、もう片方が崩れて、永遠に終わらない。
そこで、数える順番のルールを決めておく。
② まず「2種類以上の原子が入ってる物質」から数を合わせる
③ 全部合わせ終わってから、最後に単体(O₂ など)で調整する
④ 左右で全原子の数を数え直して検算
これを福岡入試にも出る「銅の酸化」でやってみよう。
例題:銅を加熱すると酸化銅ができる
$Cu + O_2 → CuO$
まずは左右の原子を数えるよ。
- 左辺:Cu が1個、O が2個
- 右辺:Cu が1個、O が1個
酸素(O)が左に2個、右に1個で合ってないね。でも O₂ は単体だから最後。先に CuO 側から合わせる。
右辺の O を2個にしたいから、CuO を「2CuO」にする。
$Cu + O_2 → 2CuO$
すると今度は右辺の Cu が2個になった。左辺の Cu も2個にそろえる。
$2Cu + O_2 → 2CuO$
最後に検算。左辺:Cu 2個・O 2個。右辺:Cu 2個・O 2個。ピッタリ合った!
単体(O₂)を最後に回したから、迷子にならずに一発で決まったね。
自分でやってみよう
手を動かさないと身につかないのが理科。次の2問、上の手順で解いてみて。
(2) 炭素を燃やすと二酸化炭素ができる:C + O₂ → CO₂ の係数を合わせよう
答えはこのあと。まず自分で数えてみてね。
(1)の答え:2H₂ + O₂ → 2H₂O
右辺の H₂O から合わせる。左辺の H を2個にするため水を「2H₂O」に→H が右に4個になるので、左の H₂ を「2H₂」に。最後に O を確認すると左右とも2個でOK。
(2)の答え:C + O₂ → CO₂
これは最初から左右そろってる。Cが左右1個ずつ、Oが左右2個ずつ。「係数が全部1」も立派な正解。「何かつけなきゃ」と焦って崩す子が多いから注意ね。
まとめ:化学反応式はセンスじゃなく「手順」
② 係数が書いてなくても「1」がいる。数え落とすな
③ 単体(O₂・Cu など)は最後に回す。多種類の物質から合わせる
この3つを守れば、化学反応式の係数は「勘」から「確実に取れる問題」に変わる。福岡県の公立入試でも、化学反応式は小問でよく出るテーマ。夏休みのうちにここを固めておくと、2学期の理科がグッとラクになるよ。
大野城市・春日市周辺で「理科がなんとなく苦手なまま来ちゃった」という中学生・保護者の方、夏は苦手をリセットする一番のチャンス。ろっく家庭教師では、こういう「つまずきの順番」に合わせて一緒に手を動かしていくよ。まずは夏休み前の総復習から、一緒に始めよう。
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