理科問題：水の汚れの原因とCODの求め方
- 川や湖の水の汚れの原因として、工場排水や家庭排水に含まれる有機化合物があることがある。有機化合物の量は化学的酸素消費量（COD）という値で表わされる。
- CODを求めるためには、川や湖の水に過マンガン酸カリウムという薬品を加え、有機化合物が化学反応する。このときに消費された過マンガン酸カリウムの量を酸素の質量（ｍｇ）に換算して表す。
- 川から採取した水について、シュウ酸水溶液と過マンガン酸カリウムを使った化学反応によりCODを求める操作を行った。操作の詳細と結果について問題文で述べられている。
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理科の問題です
次の文章を読み、以下の問いに答えて下さい。 川や湖などの水の汚れの原因のひとつに、工場排水や家庭排水に含まれる有機化合物がある。 この有機化合物の量は化学的酸素消費量（COD)という値で表わすことがある。CODを求める為には 川や湖の水に過マンガン酸カリウム（溶液の色：赤紫色、化学変化後の色：無色）とう薬品を加え、川や湖の水の中に含まれる有機化合物などど化学反応させる。そのときに消費された、川や湖の水１lあたりの過マンガン酸カリウムの量を酸素の質量（ｍｇ）に換算（単位：mg/l）して表す。たとえば、ヤマメやイワナが生息する川のCODは1mg/l以下であり、有機化合物などをほとんど含まないきれいな水ということが出来る。 ある川から水を採取し、以下の操作方法によりCODを求めた。 操作：１ （シュウ酸水溶液の調製） シュウ酸１．８ｇをビーカーに入れ、水９９８．２ｇを加えて溶かし、シュウ酸水溶液を作った 操作２ （過マンガン酸カリウムによる化学反応） 川の水５０立法センチメートルを三角フラスコにとり、パーセント濃度0.158%の過マンガン酸 カリウム水溶液１０ｇを加えてよく振り混ぜたところ、三角フラスコの中の溶液は薄い赤紫色で あった。 操作３ （シュウ酸による過マンガン酸カリウムとの化学反応） 操作２にで用いた三角フラスコ（混合溶液A）に操作１でつくったシュウ酸水溶液１０ｇを加えて よく振り混ぜた。このとき、溶液の赤紫色が消えて無色になった。これにより、シュウ酸水溶液 を過剰に加えたことがわかった。 操作４ （過マンガン酸カリウムによる過剰シュウ酸との化学反応） 三角フラスコの中（混合溶液B）に操作２と同じ濃度の過マンガン酸カリウム水溶液を化学反 応が完了するまで加えたところ、２．５ｇが必要だった。 問１ 川の水に含まれる有機化合物と化学反応した過マンガン酸カリウムは何ｇか？ ただし、過マンガン酸カリウムとシュウ酸は質量比１５８：２２５で過不足無く反応する 答え 0.00711ｇ 答へのプロセスを教えて下さい。 問２この河川水のCOD(mg/l）を求めよ。ただし、過マンガン酸カリウム79gが、酸素２０ｇに換算される。 答え 36mg/l 答へのプロセスを教えて下さい。 よろしくお願い致します。
- kim37
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操作4で混合溶液Bに加えた過マンガン酸カリウム溶液の量は2.5gで、過マンガン酸カリウム溶液の濃度は0.158％ですから、加えた過マンガン酸カリウムの量は 2.5 * 0.158 / 100 = 0.00395 g この量の過マンガン酸カリウムが混合溶液Bに残っていた未反応のシュウ酸に使われたのですから混合溶液Bに残っていたシュウ酸の量は 0.00395 * 225 / 158 = 0.005625 g ところで混合溶液Bに加えたシュウ酸溶液の量は10ｇですからシュウ酸の量としては 10 * 1.8 / ( 1.8 + 998.2 ) = 0.18 g したがって 0.018 - 0.005625 = 0.012375 g のシュウ酸が混合溶液Aの中に残った過マンガン酸カリウムに使われたことになります。 このため混合溶液Aに残っていた未反応の過マンガン酸カリウム量は 0.012375 * 158 / 225 = 0.00869 g ところで混合溶液Aに加えた過マンガン酸カリウム溶液の量は10gですから過マンガン酸カリウムの量は 10 * 0.158 / 100 = 0.0158 g したがって混合溶液Aで反応に使われた過マンガン酸カリウムの量は 0.0158 - 0.00869 = 0.00711 g 問2 0.00711 g の過マンガン酸カリウムを酸素に換算すれば 0.00711 * 20 / 79 = 0.0018 g = 1.8 mg この値は水 50 cm^3 についての値ですので 1 L当たりでは 1.8 * 1000 / 50 = 36 mg/l
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