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解決済み

化学反応式の数合わせ

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  • 質問No.86812
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お礼率 80% (77/96)

化学反応式で分からないところがあります。
( )に係数を入れて左辺と右辺の数を合わせなければいけない問いです。例えば
(1)CH4+(2)O2→(1)CO2+(2)H2O
のように入れれば良い数は理解できます。

( )KMnO4+( )H2SO+( )H2O2→( )K2SO4+( )MnSO4+( )O2+( )H2O
どんな、数が入るのか分かりません。
Kが左辺に2とあるので(2)KMnO4、すると右辺のMn
が2つになって(2)MnSO4・・・酸素はどうしたらよいのでしょうか。できたら、考え方も教えていただけると
嬉しいです。
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質問者が選んだベストアンサー

  • 回答No.6
レベル14

ベストアンサー率 50% (1133/2260)

皆さんが回答されている半反応式を考えたり,方程式を考えるのがスタンダ-ドで間違いのない方法ですが,半反応式から求める事を考えてみます。

まづ,両辺で変化しているものだけを拾い出して下さい。この時に,H2O は後で数合わせに使いますので無視します。

例えば,K は両辺で K+ と変化していませんので除きます。Mn は左辺で MnO4(-), 右辺で Mn(2+) と変化していますので考えます。以下同様に考えると,係数を無視して次の式になります。

  MnO4(-) + H2O2 → Mn(2+) + O2

ここで,左辺のそれぞれが右辺のどれに変わったかを考えるわけですが,Mn 等の金属イオンが1番考えやすいのでこれから考えます。すると明らかに,MnO4 は Mn に変わっています(MnO4- → Mn2+)。したがって,残りの H2O2 は O2 に変わったことになります(H2O2 → O2)。

この格式で,各元素の数を合わせます。必要なら H(+) と H2O を使います。すると,

  MnO4(-) + 8H(+) → Mn(2+) + 4H2O
  H2O2 → O2 + 2H(+)

それぞれの左右の電荷を e(-) を使って調製します。

  MnO4(-) + 8H(+) + 5e(-) → Mn(2+) + 4H2O
  H2O2 → O2 + 2H(+) + 2e(-)

これで半反応式が得られましたので,e(-) を消去します。

  2MnO4(-) + 6H(+) + 5H2O2 → 2Mn(2+) + 5O2 + 8H2O

後は右辺の MnO4(-) を KMnO4 に,H(+) を H2SO4 にそれぞれ戻し,右辺のカチオンをアニオンと結合させると反応式が完成します。

  2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O

いかがでしょうか。こっちの方が分かり難かったかな。
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その他の回答 (全5件)

  • 回答No.1
レベル9

ベストアンサー率 36% (27/75)

これ、問題の「H2SO」って「H2SO4」(硫酸)の間違いでは。

あとは参考URLを見てください。
お礼コメント
yy303

お礼率 80% (77/96)

参考URLはとても詳しく載っていて興味深かったです。
「H2SO」は「H2SO4」ですね。自分でも教科書を見ました。すいません。
投稿日時 - 2001-06-07 21:35:53


  • 回答No.2
レベル11

ベストアンサー率 34% (88/257)

酸化数が変化するものだけに注目して半反応式を書きます。

MnO4(-) + 5e(-) → Mn(2+) + 4O(2-)
H202 → O2 + 2H(+) + 2e(-)

連立方程式を解く要領でe(-)の項を消します。
つまりMnの式を両辺2倍、H2O2の式を5倍して辺々を足しあわせます
2MnO4(-) + 5H202 → 2Mn(2+) + 5O2 + 10H(+) + 8O(2-)
ここで両辺の電荷が等しい(今の場合2-)ことを確かめて、次のステップへ。
H(+)とO(2-)はくっつけちゃいます。陰イオンには陽イオン、陰イオンには
陽イオンを組み合わせます。今の場合はH(+)、SO4(2-)、K(+)です。
2KMnO4 + 5H202 → 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O
最後に足りないものを足します。
2KMnO4 + 5H202 + 3H2SO4→ 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O + K2SO4

半反応式がいやなら、強引に連立方程式に持ち込みます。
(a)KMnO4 + (b)H202 + (c)H2SO4→ (d)MnSO4 + (e)O2 + (f)H2O + (g)K2SO4
Mn : a=d
K : a=2g
O : 4a + 2b + 4c = 4d + 2e + f + 4g
H : b + 2c = f
変数に対して式が足りませんが、解けます。

最後に慣れてきたら、yy3033が途中までやっているように感覚で解きます。
まず1KMnO4と決める(K、Mnいずれも両辺に一カ所しかないため。)
0.5K2SO4、1MnSO4が決まる。(少数になっても気にしない。)
1.5H2SO4が決まる。(SO4(2-)の数を合わせる。)
最後だけ連立方程式を使います。これまでに分かった係数を
整数になるようにして、
2KMnO4 + (a)H202 + 3H2SO4→ 2MnSO4 + (b)O2 + (c)H2O + K2SO4
H : 2a + 6=c
O : 2a=2b+c
できあがり。
お礼コメント
yy303

お礼率 80% (77/96)

化学反応式には色々な方法で係数を出すことができるんですね。半反応式や連立方程式。
私も早く慣れて後の解き方を使えるようになりたいです。
ありがとうございました。
投稿日時 - 2001-06-07 21:44:57
  • 回答No.3
レベル8

ベストアンサー率 46% (12/26)

NO.1の方がすでに答えられていて蛇足になるかもしれませんが・・・。
反応式の係数を求める場合、最後にOで調整すればよいです。
先にK、Mn、Sを元にしてこれらが左右が同じになるようにします。
次にHで合わせて、最後にOで調整・確認です。

質問の式の通りにするとOが合いません。NO.1の方が指摘されているように
H2SOがH2SO4ですと、ぴったり合います。

ちなみに係数を最初から並べると、2、3、1、1、2、3、4です。
お礼コメント
yy303

お礼率 80% (77/96)

ありがとうございました。
投稿日時 - 2001-06-07 21:47:59
  • 回答No.4
レベル8

ベストアンサー率 33% (13/39)

それぞれの係数をa,b,c,d,e,f,gとおきます。
Kについて着目すると、
  a=2d
Mnについて着目すると、
  a=e
Oについて着目すると、
  4a+4b+2c=4d+4e+2f+g
のように、すべての原子について着目し、方程式をたてます。
変数7個に対して、原子種数が5個ですね。
ということで、方程式が5個できます。
この反応は、酸化・還元反応なので、MnとO(H2O2の)の酸化数の
変化についての方程式をたてます。
  7a-2c=2e
後は、a以外のすべての変数をaを用いて表すように解いて、係数が(互いに素な)
整数になるように、aを決めればよいです。
お礼コメント
yy303

お礼率 80% (77/96)

計算で出てくるんですか。考えもつきませんでした。
でも、ちょっとa=2dやa=eがどう出てくるのか疑問が残っています。
回答ありがとうございました。
投稿日時 - 2001-06-07 21:26:33
  • 回答No.5
レベル8

ベストアンサー率 33% (13/39)

>でも、ちょっとa=2dやa=eがどう出てくるのか疑問が残っています。

aKMnO4+bH2SO4+cH2O2→dK2SO4+eMnSO4+fO2+gH2O
K原子の数を数えます。
 右辺は、a個のKMnO4分子があるので、a個のK電子があります。
 左辺は、d個のK2SO4分子があるので、2d個のK原子があります。
 保存則が成り立っているので、a=2dとなります。
以下同様です。

酸化数については、
 右辺のMnは+7,Oは-1の酸化数です。よって、+7a-2cとなります。
 左辺はMnは+2,Oは0の酸化数です。よって、+2eとなります。
 これについても保存則が成り立っているので、7a-2c=2eとなります。

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