過マンガン酸カリウム滴定をわかりやすく解説

歩兵

過マンガン酸カリウム滴定の計算がよくわからない

今回はこの悩みを解決します。

最後まで読んで、試験でも頻出な過マンガン酸カリウム滴定をしっかり攻略してしまいましょう。

プロフィール

・地方の公立進学校から高校３年間塾に通わず、1浪を経て京大医学部に合格。（歩兵について詳しくはこちら）

・塾や家庭教師における指導数は10を超え、医学部や国公立合格を多数輩出。

・現役医学生ながら「本質的な学び」や「誰にでも再現可能な勉強法」についてブログで発信中。

過マンガン酸カリウム滴定の簡単な解き方とは

早速ですが、過マンガン酸カリウム滴定の計算方法をお教えします。

それは次の2ステップになります。

この2ステップを覚えておけば、滴定問題に出会っても迷うことなく解くことができます。

なお、酸化剤・還元剤とは何かよくわからない方はこちらで復習しておきましょう。

ではここからは具体的にどのように解くのかを解説していきます。

次の問題について一緒に考えていきましょう。

酸化還元滴定の解法ステップ１　反応式を作る

ではまずは酸化還元反応の反応式を完成させましょう。

酸化還元の反応式を作る際は半反応式から作るのが鉄則でしたね。

それぞれの半反応式は次のようになります。

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- → Mn²⁺ + 4H₂O

(COOH)₂ → 2CO₂ + 2H⁺ 2e^-

電子の数が釣り合うようにして両辺を加えると、

5(COOH)₂ → 2MnO₄^- + 6H⁺ → 2Mn²⁺ + 10CO₂ + 8H₂O

これで完成と思いきや、もう1ステップ必要ですね。化学反応式ではイオンのままで書くことは許されません。

両辺にK⁺とSO₄^2-を加えてイオン状態を解消します。

5(COOH)₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 10CO₂ + 8H₂O + K₂SO₄

これで完成ですね。

酸化還元滴定の解法ステップ２　立式

反応式が完成したので、あとは立式して計算します。

酸化還元滴定の立式は酸化剤と還元剤でやり取りされる電子の物質量に注目するとうまくいきます。

酸化還元は電子のやり取りですから、還元剤から出た電子は必ず全て酸化剤が受け取ることになります。

したがって、電子の物質量に注目することで毎回容易に立式できるのです。

酸化剤が受け取る電子の物質量は、過マンガン酸カリウムの濃度をx(mol/L)とすると、過マンガン酸カリウム1molにつき5molの電子が反応することに注意して

x(mol/L)×15×10^-3(L)×5=75x×10^-3(mol)　…①

一方還元剤が放出する電子の物質量は、1molのシュウ酸につき2molの電子が反応するので

3.0×10^-2(mol/L)×20×10^-3(L)×2=1.2×10^-4(mol) …②

①と②が一致することから、

x=1.6×10^-2(mol/L)

このように求められます。

まとめ

今回は過マンガン酸カリウム滴定の解き方について解説しました。

酸化還元反応の問題のうち、過マンガン酸カリウム滴定は多くを占めています。

今回の内容をしっかりと理解して、化学の得点を伸ばしてくださいね～