次の物質について、下線を付けた原子の酸化数が最大のものはどれか。
  • HNO3
  • Cr2O72-
  • MnO4-
  • NO2
  • H2SO4
技術士の過去問 平成27年度（2015年） 基礎科目「材料・化学・バイオに関するもの」 問20 - 過去問ドットコム
この問題は、下線を付けた原子（＝主に中心原子）の酸化数が最大となる化合物を選ぶ問題です。 それぞれの中心原子（下線が付くと想定される原子）の酸化数を計算しましょう。

各物質の酸化数計算：

① HNO₃（硝酸）

  • H: +1
  • O: −2 × 3 = −6
  • 全体の電荷：0 → N の酸化数 = 0 − (+1) − (−6) = +5

② Cr₂O₇²⁻（ニクロム酸イオン）

  • O: −2 × 7 = −14
  • 全体の電荷：−2 → 2Cr + (−14) = −2 → 2Cr = +12 → Cr = +6

③ MnO₄⁻（過マンガン酸イオン）

  • O: −2 × 4 = −8
  • 全体の電荷：−1 → Mn + (−8) = −1 → Mn = +7

④ NO₂（二酸化窒素）

  • O: −2 × 2 = −4
  • 全体の電荷：0 → N = +4

⑤ H₂SO₄（硫酸）

  • H: +1 × 2 = +2
  • O: −2 × 4 = −8 → S + 2 − 8 = 0 → S = +6

酸化数まとめ：

物質 中心原子 酸化数
HNO₃ N +5
Cr₂O₇²⁻ Cr +6
MnO₄⁻ Mn +7 ✅（最大）
NO₂ N +4
H₂SO₄ S +6

✅ 答え：MnO₄⁻（過マンガン酸イオン）

中心原子 Mn の酸化数は +7 で、これが最大です。  

O2の場合はどうなりますか

とても良い質問です。 O₂（酸素分子） の場合、酸素原子同士が共有結合で結ばれていて、**酸化数はどちらの酸素も「0（ゼロ）」**です。

🔹理由：

酸化数とは、ある原子が電子をどのくらい失ったり受け取ったりしているかを“仮定的”に表した数です。
  • O₂は、同じ原子同士（酸素と酸素）が結びついているため、電子の偏りはなく、どちらも電子を失っても得てもいないと考えます。
  • そのため、各酸素原子の酸化数は 0 になります。

🔹比較例：

化学種 酸素の酸化数 備考
O₂ 0 単体、共有結合
H₂O −2 水中の酸素
H₂O₂（過酸化水素） −1 酸素の酸化数が変則的
O₃（オゾン） 0 同位体・単体なので酸化数0
結論： O₂の酸素原子の酸化数はどちらも「0」です。 これは「単体の酸化数は常に0」という酸化数の基本ルールに従っています。  

単体とはどういう意味ですか？

「単体（たんたい）」とは、1種類の元素だけでできている純粋な物質のことです。

🔹定義：

単体とは： 同じ元素だけで構成される物質。 化学式に使われている元素が1種類だけのもの。

🔹例：

単体の名前 化学式 説明
酸素 O₂ 酸素原子が2個結合した状態
水素 H₂ 水素原子が2個結合
窒素 N₂ 空気中に多く含まれる気体
鉄 Fe 金属の単体、構造材や工具に使われる
炭素（黒鉛やダイヤモンド） C 炭素だけでできた構造
金 Au 金属元素が単体で存在

🔹注意：化合物との違い

用語 内容 例
単体 1種類の元素でできている O₂、Fe、H₂、C
化合物 2種類以上の元素が化学的に結びついている H₂O（→水）、NaCl（→塩）

🔹ポイント：

  • 単体でも原子1個のもの（Heなど）と、原子が複数結合しているもの（O₂、S₈など）があります。
  • 同じ元素でも構造が異なれば同素体と呼ばれる（例：Cにはダイヤモンドと黒鉛がある）。
ご希望があれば、図や比較表付きでさらに詳しく説明します！