過酸化水素と過マンガン酸カリウム反応式と硫酸酸性の理由を徹底解説

過酸化水素と過マンガン酸カリウム反応式と硫酸酸性の理由を徹底解説

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入試問題や実務分析において、反応式の丸暗記は破滅を招きます。化学反応式は「酸化剤の半反応式」と「還元剤の半反応式」を作り、電子(e⁻)を消去して合体させる手順さえ身につければ、試験会場で何十回でも再現可能です。

ステップ1:酸化剤(過マンガン酸カリウム)の半反応式

硫酸酸性水溶液中において、過マンガン酸イオンはMnの酸化数が+7から+2へと変化します。

① 変化の前後の主役を書く:
MnO₄⁻ → Mn²⁺
② 酸化数の変化分の電子(e⁻)を加える(+7 → +2 なので5個の電子を受け取る):
MnO₄⁻ + 5e⁻ → Mn²⁺
③ 酸素原子の数をH₂Oで合わせる(左辺にOが4個あるため右辺に4H₂O):
MnO₄⁻ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O
④ 水素原子の数をH⁺で合わせる(右辺にHが8個あるため左辺に8H⁺):
MnO₄⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ → Mn²⁺ + 4H₂O …… (式1)

ステップ2:還元剤(過酸化水素)の半反応式

過酸化水素は電子を放出して酸素(O₂)を発生させます。

① 変化の前後の主役を書く:
H₂O₂ → O₂
② 酸化数の変化(O:-1 → 0 が2個)に応じた電子2e⁻を右辺に加える:
H₂O₂ → O₂ + 2e⁻
③ 水素原子の数をH⁺で合わせる:
H₂O₂ → O₂ + 2H⁺ + 2e⁻ …… (式2)

ステップ3:電子(e⁻)を消去してイオン反応式を導出

化学反応において、授受される電子の数は完全に一致しなければなりません。(式1)は5電子を受け取り、(式2)は2電子を放出するため、最小公倍数である10電子で揃えます。

(式1) × 2 + (式2) × 5 を計算します。

2MnO₄⁻ + 16H⁺ + 10e⁻ → 2Mn²⁺ + 8H₂O
+)5H₂O₂ → 5O₂ + 10H⁺ + 10e⁻
─────────────────────────
両辺の10e⁻を消去し、左辺の16H⁺と右辺の10H⁺を相殺して左辺に6H⁺を残します。
2MnO₄⁻ + 6H⁺ + 5H₂O₂ → 2Mn²⁺ + 8H₂O + 5O₂ …… (イオン反応式)

ステップ4:省略されたイオンを補って化学反応式を完成

最後に、実際の水溶液中に存在していた「対イオン」を補います。
左辺の 2MnO₄⁻ に対応するカリウムイオン「2K⁺」、および 6H⁺ を供給した希硫酸由来の硫酸イオン「3SO₄²⁻」を両辺に加えます。

左辺:2K⁺ + 2MnO₄⁻ + 3SO₄²⁻ + 6H⁺ + 5H₂O₂ = 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5H₂O₂
右辺:2Mn²⁺ + 2SO₄²⁻ + 2K⁺ + SO₄²⁻ + 8H₂O + 5O₂ = 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O + 5O₂

これにより、完全な化学反応式が完成します:
2KMnO₄ + 3H₂SO₄ + 5H₂O₂ → 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O + 5O₂

渡辺 美咲
著者

渡辺 美咲

心身ともに健康で持続可能なライフスタイルをテーマに、最新のウェルネストレンドを発信中。