酸化還元反応

質問

高校化学の質問です。
酸化還元反応式　硫酸酸性過マンガン酸カリウムと過酸化水素の反応です。
Mno4(-1)＋８H(＋)＋５e(－)→Mn(2＋)＋４H2O…(1)
H2O2→２H(＋)＋O2＋２e(－)…(2)

()の中のものはイオン化係数を表しています。
このとき、イオン反応式を作ると、電子の数の関係から(1)×２＋(2)×５をして計算をするので、過マンガン酸カリウム２molと過酸化水素5molが反応をすると書かれています。
ところが、『0,02mol/l過マンガン酸カリウム溶液30mlとちょうど反応する0,15mol/lの過酸化水素は何mlか？』
という問題の回答には

0,02×30/1000(mol)×5＝0,15×α/1000(mol)×2より
α＝10mlとなっています。
しかし、この関係式を見る限り、私にはどうしても、過マンガン酸カリウム5molと過酸化水素2molが反応している式にしか見えないのです。
なぜこのような比率をかけたのでしょうか？
長文失礼しました。どうぞ宜しくお願いします。

回答No.1

owata-www · ベストアンサー

いいえ、過マンガン酸カリウム2molと過酸化水素5molが反応している式です

これは比例式を使っています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%AF%94%E4%BE%8B%E5%BC%8F

つまり、
0,02×30/1000(mol)　過マンガン酸カリウムのmol数
0,15×α/1000(mol)　過酸化水素のmol数の比が
0,02×30/1000(mol) : 0,15×α/1000(mol) = 2 : 5
これで、過マンガン酸カリウム２molと過酸化水素5molが反応をすることになります。
これを比例式
Ａ：Ｂ＝Ｃ：Ｄの時、Ａ＊Ｄ＝Ｂ＊Ｃを使って
0,02×30/1000(mol) : 0,15×α/1000(mol) = 2 : 5
→0,02×30/1000(mol)×5＝0,15×α/1000(mol)×2
となるわけです。

お礼

完全に盲点でした。言われてみれば確かに比例式を使っていますね…。
大変分かりやすいご説明ありがとうございました。

回答No.2

Ichitsubo

私は酸・塩基の中和反応と同じく価数で考えますがね。
この方法を参考書でやってないのは何故なのか分かりません。
復習のために、酸・塩基の中和等量関係は、酸の価数a、濃度c、体積v、塩基の価数b、濃度c'、体積v'について
　acv=bc'v'
酸の価数とは、酸１分子が放出可能なH^+の数、
塩基の価数とは、塩基１つが放出可能なOH^-の数(または受け入れ可能なH^+の数)
です。

酸化還元滴定では、酸化剤が奪うe^-の総数＝還元剤が与えるe^-の総数となることを用いています。
同じように、酸化還元反応についても、
酸化剤１つが奪ってくるe^-の数を酸化剤の価数、
還元剤１つが与えるe^-の数を還元剤の価数としましょう。

たとえばKMnO4 1molあたりe^- 5molが反応に関与しているので、KMnO4の酸化剤としての価数は5、
H2O2 1molあたりe^- 2molが反応に関与しているのでH2O2の還元剤としての価数は2となります。

0.02mol/LのKMnO4水溶液30mL中には 0.02mol/L × 30mL だけKMnO4が存在しているので、酸化剤が奪うe^-は5×0.02mol/L×30mL、
0.15mol/LのH2O2水溶液を体積v'加えるとその中にH2O2分子は0.15mol/L×v'だけ含まれていることになるので、還元剤の与えるe^-は2×0.15mol/L×v'
です。この両者は等しいので
5×0.02mol/L×30mL＝2×0.15mol/L×v'
という式になります。
この式はまさしく酸・塩基の中和等量関係を示した式と同一の形式の物と言えます。

お礼

なるほど、言われてみれば確かにそのとおりですね。また少し理解が深まったように思われます。
大変分かりやすいご説明ありがとうございます。