過マンガン酸カリウムを用いた酸化還元滴定についてです。 なぜこの滴定は硫酸酸性化で行う必要があるので

過マンガン酸カリウムを用いた酸化還元滴定についてです。

なぜこの滴定は硫酸酸性化で行う必要があるのですか？次の2つの観点から教えてください。

○ なぜ酸性とする必要があるのか、中性からアルカリ性での過マンガン酸イオンの反応と酸性化での反応の違いから説明を教えてください。

○ 酸性するのに塩酸や硝酸を用いないのはなぜですか？それぞれを酸として用いた時の不具合について教えてください。

よろしくお願いします。

No.5 回答者： Tacosan 回答日時： 2022/05/16 00:27

全体に Wikipedia の過マンガン酸カリウムの項

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%81%8E%E3%83%9E …
に答えが書いてある.

特に後者はそのまんま.

No.2 回答者： cobra921212 回答日時： 2022/05/15 17:23

シュウ酸が関係しています。

おそらくはシュウ酸は比較的、酸化されにくいために、反応速度を速める目的で、加温しているのだと思います。いくつか、実験操作をチェックしましたが、いずれも加温しています。反応が遅いと言うことは、滴定の際に、きわめて不便なことです。
次に、高温にして具合が悪い点というのも、シュウ酸です。シュウ酸は、２個のカルボキシル基が直結した構造を持っているために、熱によって分解しやすい化合物です。今回の実験では、おそらく硫酸酸性にしていると思いますが、酸性ではなおさら分解して脱炭酸を起こしやすくなり、実験誤差の原因となります。
シュウ酸というのは、酸化還元滴定においても、基準物質となるために、非常によく使われますよね。

過マンガン酸カリウムとの反応は反応速度が遅いから。
というのは、過マンガン酸カリウム自体が反応しにくい物質ということです。
反応に時間がかかると不便なのはw-palaceさんの発言通りです。
終点を勘違いする可能性が高くなること。
それから、単に時間がかかることです。


温度が低いと、酸化反応して生成した二酸化マンガンとシュウ酸との
反応速度が遅いから反応しずらくなってしまうから
との疑問ですが、
酸化還元反応が起きているのは、過マンガン酸カリウムとシュウ酸です。
(MnO4)- + 8H+ + 5e- → (Mn)2+ + 4H2O
(COOH)2 → 2CO2 + 2H+ +2e-

二つの式をあわせて、
2(MnO4)- + 5(COOH)2 + 6H+ → 2(Mn)2+ + 10CO2
或いは、
2KMnO4 + 5(COOH)2 + 6H+ → 2(Mn)2+ + 2K+ + 10CO2
と反応します。

左辺のH+は硫酸から出たものです。
硫酸はH+の供給源として用いられています。
さらに正確に書くならば、
2KMnO4 + 5(COOH)2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 10CO2
となります。

「この酸化反応（過マンガン酸カリウムとシュウ酸との反応）は速度が小さいので、加温して滴定を行う。ただし、温度が高すぎると過マンガン酸イオンが分解するため80℃を越えないようにする。」
また、別の実験書では、反応の結果生じたMnO2が触媒作用をするので、ある程度反応が進んだあとは、速やかに進むものの、初期の反応は進みにくいです。

硫酸存在下でのシュウ酸と過マンガン酸カリウムの反応は非常に速いです、高校生でも間違いようがありません。

水質検査のＣＯＤ(化学的酸素要求量)測定でシュウ酸以外の有機物を測定するときのみ加温が必要です。
加熱しすぎると過マンガン酸カリウムが変化するというお答えは正しいと思います。

No.1 回答者： EZWAY 回答日時： 2022/05/15 17:14

中性や塩基性ではMnの酸化数が+4になるまでしか反応が進まない傾向があるから。

HClはその条件で酸化される恐れがあり、硝酸はそれ自身が酸化剤として作用する可能性があるから。