過酸化水素と過マンガン酸カリウム|反応の仕組みと滴定計算を徹底解説

過酸化水素と過マンガン酸カリウム|反応の仕組みと滴定計算を徹底解説

過酸化水素と過マンガン酸カリウム|反応の仕組みと滴定計算を徹底解説の見逃せないポイントを徹底的にカバーしました。

酸化還元滴定の計算問題を解く際、長大な化学反応式を毎回作るのは時間の浪費です。あらゆる計算は、次の「黄金律(根本原理)」ひとつで瞬時に解き明かすことができます。

酸化剤が受け取った電子の総物質量(mol) = 還元剤が放出した電子の総物質量(mol)
(酸化剤の mol × 1分子が奪う e⁻ 数) = (還元剤の mol × 1分子が放つ e⁻ 数)

頻出実践例題:市販オキシドールの濃度決定

【問題】
市販の過酸化水素水(オキシドール)10.0 mLをメスフラスコに入れ、純水を加えて正確に100 mLに薄めた。この希釈溶液からホールピペットで10.0 mLをコニカルビーカーに分取し、希硫酸を加えて酸性にした。これを0.0200 mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液で滴定したところ、終点までに12.50 mLを要した。薄める前の過酸化水素水のモル濃度(mol/L)を求めよ。

ステップ解説

① 希釈後の過酸化水素水の濃度を c [mol/L] と置く
コニカルビーカー内のH₂O₂の物質量は、c × (10.0 / 1000) mol です。
H₂O₂は1分子あたり2個の電子を放出します。

② 滴下したKMnO₄の電子物質量を計算
消費されたKMnO₄の物質量は、0.0200 × (12.50 / 1000) mol です。
KMnO₄は酸性環境で1分子あたり5個の電子を受け取ります。

③ 等式(電子保存則)を立てる
0.0200 mol/L × (12.50 / 1000) L × 5 = c [mol/L] × (10.0 / 1000) L × 2

両辺の1000を払い、計算を進めます。
0.0200 × 12.50 × 5 = c × 20.0
1.25 = 20.0 c
c = 1.25 / 20.0 = 0.0625 mol/L(希釈後の濃度)

④ 希釈倍率を掛けて元の濃度を算出
元のオキシドールは10.0 mLを100 mLへと「10倍」に薄められていました。
したがって、求める元の濃度は:
0.0625 mol/L × 10 = 0.625 mol/L

このように、半反応式から「奪う電子数(5)」と「放つ電子数(2)」を把握していれば、複雑な係数比に悩まされることなく、1本の美しい方程式で確実に正解を導き出すことができます。

橋本 菜々子
著者

橋本 菜々子

グルメと旅を愛するフリーライター。全国各地の隠れた魅力を独自の視点から紹介します。