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酸化還元反応

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。

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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。

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質問者からのお礼

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。

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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。

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質問者からのお礼

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。

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