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短大1年の学生実験でCODの測定実験を行いました。
その時に使用した計算式の

O=(a-b)×F×(1000/S)×0.2

の0.2がどのようにして導かれるのかとても気になります!反応式の係数が関わってくるのだろうと思うのですが、そこから先が全くわかりません。
実験で使用した試薬は1/40N・過マンガン酸カリウム、1/40N・シュウ酸ナトリウムおよび(1:3)硫酸溶液でした。
理解しやすいよう丁寧に教えてくださると助かります。
宜しくお願いいたします。

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A 回答 (1件)

下記URLを参照してください。



参考URL:http://www.shse.u-hyogo.ac.jp/kumagai/eac/4_2.htm
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この回答へのお礼

参考になります。ありがとうございました!

お礼日時:2007/11/15 00:33

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Q過マンガン酸カリウムの酸素相当量の求め方を教えてください

CODを求める際に、『過マンガン酸カリウムの5mM過マンガン酸カリウム1mlは酸素0.2mgに対応する』とあります。そのためCODを求める式で0.2を乗しています


では、この「0.2」はどのように導きだされるのでしょうか?なぜ0.3や0.1なのではなくて0.2なのでしょうか? 0.2という数字を導くための考え方を教えてもらいたいです。 ご存じの方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

過マンガン酸カリウム1molにつき、5molの電子を受け取ります。
(MnO4)- + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O

酸素1molにつき、4molの電子を受け取ります。
O2 + 4e- → 2O2-
(実際にこの反応が起こるわけではありませんが、形式的に)

過マンガン酸カリウムが受けとる電子の量は
濃度×体積×5=(5×10^-3)×(1×10^-3)×5

酸素の質量w gとして、酸素が受け取る電子の量は
{酸素の質量/分子量}×4={(w×10^-3)/32}×4

この2つを=で結んで、wの方程式を解くと、
w = 0.2

QCODの式

CODを求める式の導出法(どういう意味でこういう式になったのか)がわかりません。

どなたか教えてもらえませんか?

Aベストアンサー

Mnの時ですが、操作は、試料水にまず過剰の過マンガン酸カリウムを入れ、試料水中の還元物質を酸化します。次に、余剰の過マンガン酸カリウムを過剰量のシュウ酸ナトリウムで分解します。最後に残存したシュウ酸イオンを過マンガン酸カリウムで滴定します。このときの滴定量がcですね。そしてブランク実験での滴定量がdですね。このとき、最後に残存していたシュウ酸の量が試料の還元性物質の量に対応します。さて問題は0.2ですね。これは過マンガン酸カリウムの酸化還元の反応式から係数として出てきます。ここはご自分で考えてみてくださいね。

QCODを過マンガン酸カリウム法で定量する際の滴定量について

上水試験法を見ますと、CODを過マンガン酸カリウム法で定量する際、過マンガン酸カリウムの滴定量は5mL程度になるようにするとあります。

この理由として、反応中の過マンガン酸カリウムの濃度がかわり、酸化率が変化すると書いてあります。

どうして5mL以上にすると、反応中の過マンガン酸カリウムの濃度が変化するのか?酸化率が変化するのか?

ご存じの方、教えて頂けないでしょうか??

Aベストアンサー

マンガンはKMnO4の正7価やMnSO4などの正2価の他に、正3価や正4価なども比較的安定です。
(よく知られている所では二酸化マンガン(IV)・MnO2)
そのため、過酸化マンガンの濃度が高くなりすぎると、Mn(VII)→Mn(II)の反応が定量的にならなくなる可能性が生じます。
(その場合の反応式は省略させて戴きますが)

滴定においてはこの「定量的反応」が大前提となりますので、これを確保するための目安として、ご質問のような滴定量が設定されています。
(滴定量がこれを著しく越える場合は、ホールピペットなどで希釈したものを滴定し、希釈率から逆算)

なお、これはあくまで上水試験法で指定されているサンプルの体積に対しての目安です。
滴定時のサンプル体積が同試験法の2倍体積だった場合は、10ml程度を目安に、ということになります。
(通常は、そういうことはしませんが)

Q(1)シュウ酸ナトリウムと過マンガン酸カリウムの反応式を書く

(1)シュウ酸ナトリウムと過マンガン酸カリウムの反応式を書く

(2)過酸化水素と過マンガン酸カリウムの反応式を書く

(3)シュウ酸ナトリウムと過マンガン酸カリウムおよび、過酸化水素と過マンガン酸カリウムの反応を、電子の授受が明らかになるように、酸化反応と還元反応の2つの反応に分けて示せ

教科書を見てもわかりません↓
どなた教えていただけませんか?

Aベストアンサー

(1)では酸化剤:過マンガン酸カリウム(還元反応)、
還元剤:シュウ酸ナトリウム(酸化反応)になります。

行うべき行程は下記のとおりです。

(1)酸化還元反応が行われる物質間の酸化数を算出し、
参加する物質と還元する物質を明白にする。
※ポイント;酸化数が上昇⇒酸化、下降⇒還元です。
酸化数は化学の教科書に出てくるでしょう。

C2O4^2- ⇒ CO2
2x+(-2)×4=-2 x+(-2)×2=0
x=+3 x=+4
酸化数が上昇するので酸化反応になります。

MnO4^- ⇒ Mn^2+
x+(-2)×4=-1 x=+2
x=+7
酸化数が減少するので還元反応になります。

(2)酸化還元される元素に着目し、その元素の数を合わせます。
C2O4^2- ⇒  <2>CO2
MnO4^- ⇒ Mn^2+ ※加算なし

この場合CO2の炭素元素に着目し、左辺の炭素数2に合わせます。

(3)それぞれの反応式にH2O、OH^-を加え、両辺の酸素元素数を合わせます。
C2O4^2- ⇒  2CO2 ※加算なし
MnO4^- ⇒ Mn^2+ + <2H2O>

(4)H^+を加えて、両辺のH元素数を合わせます。
C2O4^2- ⇒  2CO2 ※加算なし
MnO4^- + <4H^+> ⇒ Mn^2+ + 2H2O

(5)e-を加えて両辺の電化数を合わせます。この過程によりいわゆる
半反応式が完成します。
C2O4^2- ⇒  2CO2 + <2e->
MnO4^- + 4H^+ + <e-> ⇒ Mn^2+ + 2H2O


(6) (5)で完成した半反応式の電化数を合わせます。
今回の場合では還元側のシュウ酸の電子数にマンガンの電子数を合わせたほうが楽です。

C2O4^2- ⇒  2CO2 + 2e- ※変化なし【基準】
2MnO4^- + 8H^+ + 2e- ⇒ 2Mn^2+ + 4H2O ※両辺を2倍にする

(7)両方の半反応式を足して、電子が消滅したら酸化還元反応式が完成します。
C2O4^2- + 2MnO4^- + 8H^+ ⇒  2CO2 + 2Mn^2+ + 4H2O



(2)と(3)の一部もこの要領で解けると思います。
詳しくは高校化学1Bを確認してください。

(1)では酸化剤:過マンガン酸カリウム(還元反応)、
還元剤:シュウ酸ナトリウム(酸化反応)になります。

行うべき行程は下記のとおりです。

(1)酸化還元反応が行われる物質間の酸化数を算出し、
参加する物質と還元する物質を明白にする。
※ポイント;酸化数が上昇⇒酸化、下降⇒還元です。
酸化数は化学の教科書に出てくるでしょう。

C2O4^2- ⇒ CO2
2x+(-2)×4=-2 x+(-2)×2=0
x=+3 x=+4
酸化数が上昇するので酸化反応になります。

MnO4^- ⇒ Mn^2+
x+(-2)×4=-1 x=+...続きを読む

Q過マンガン酸カリウムについて

0.1Nの過マンガン酸カリウム(1リットル)を作るときに蒸留水を加えて加温、あるいは1週間放置するのはなぜですか?
このときの過マンガン酸カリウムはなぜ3.3gなのですか?
あと、当量点とは何ですか?単位も教えてください!
お願いします

Aベストアンサー

加温するのは水中に含まれる超微量の還元剤を分解するためと思われます。還元剤の存在下では二酸化マンガンが形成され、これは過マンガン酸イオンの分解を促進するので、規定度が変化してしまうからです。

「0.1N」の「N」は規定度です。規定度とは溶液1L中に含まれる溶質のグラム当量数です。過マンガン酸カリウムが使われていることから、酸化還元滴定です。

酸化還元反応におけるグラム当量数の定義は「電子1モルを出すか、これと反応するのに必要な量」です。

過マンガン酸カリウム KMnO4 は次のように反応します。
KMnO4 ⇔ K+ + MnO4 -
MnO4 - + 8H+ + 5e ⇔ Mn 2+ + 4H2O

上の式のように過マンガン酸カリウム1モルは5モルの電子と反応します。
よってグラム当量数は158/5=31.6 となり、0.1Nの場合は約3.2gとなります。あなたの場合は3.3gですが、おそらく用いた各原子量の値の違いか、試薬の純度を考慮したことによる違いでしょう。

当量点とは、滴定の際に滴定剤の量が、被滴定物質の量と化学的に同じになる点です。中和滴定で例えると中性になる点です。単位はないです。当量の単位はg/eqです。

例)水酸化ナトリウムを塩酸で滴定したところ、塩酸15mlを加えたところで「当量点」に達した。
と、このように使う言葉です。

加温するのは水中に含まれる超微量の還元剤を分解するためと思われます。還元剤の存在下では二酸化マンガンが形成され、これは過マンガン酸イオンの分解を促進するので、規定度が変化してしまうからです。

「0.1N」の「N」は規定度です。規定度とは溶液1L中に含まれる溶質のグラム当量数です。過マンガン酸カリウムが使われていることから、酸化還元滴定です。

酸化還元反応におけるグラム当量数の定義は「電子1モルを出すか、これと反応するのに必要な量」です。

過マンガン酸カリウム KMnO4 は次のよ...続きを読む

QCODで・・・

はじめまして。
工場排水の分析をしているのですが、上司がCOD分析の際、水浴を使わずに電熱ヒーターに直接三角フラスコをかけろと言うのです。
温度管理もできないし、30分間そんな状態で加熱をしてしまったら乾固してしまうのではないのか?と意見したところ、それなら最初から水量を増やして測定をしろと言われました。
それで正確なCODの値が出るとは思えません。
実際、今まで勤めていた会社(4社)ではそのような方法を行ったことはないですし、100ml検水を200mlとか300mlとかにして分析などして、その値はCOD値として提出できるものなのでしょうか?
上司はそれでいいというのですが、自分は怖くてそんなことはしたくないのです。
サンプルも残り少ないので出来るだけ失敗はしたくないので、詳しい方のご意見を聞かせていただきたいと思います。
宜しくお願いいたします。

Aベストアンサー

 過マンガン酸カリの有機物酸化反応はかなり微妙で、反応条件により結果が変化します。
 有機化合物の種類により反応回収率が極端に異なり、かつ低反応率です。過マンガン酸カリをCOD分析に用いている国は日本以外に余り無いはずです。
 この点、二クロム酸カリを用いる酸化方式の反応率は殆どの化合物が90%~100%です。
 私の会社では、廃水処理の理論的な考察にはCODCrを用い、CODMnは法対応のみの運用としています。

【温度】
 電気ヒーターでは正確な温度管理は無理で、恐らく局部加熱されてCODは高く出てしまうでしょう。
 しかし、沸騰水浴と言う物も管理しにくい物ではあります。PID制御したアルミブロックバスなら加熱時間を5分ほど延長すれば結構良い感じかもしれません。

【酸化剤濃度】
 又、試料量を多くするのは、全くもって問題です。
 過マンガン酸カリの濃度が薄くなってしまい、CODは低く出るでしょう。
 JISでは、反応後の残存過マンガン酸カリを一定レベルに保つ様規定されているくらいです。

ここからは独り言・・・・・
 しかし、「公定法に全ての操作を合わせろ」と言うのは、合理化・自動化のネックになり、コストダウンが図れません。ご都合主義の公定法に振り回されて困った事です。 
 例えば、検水中の塩素の妨害を除去するために加える銀塩は、以前は「硫酸銀の粉末」とされていたため自動分析計製作のネックとなっていました。 仕方なく硝酸銀水溶液を加える方式で自動装置に仕上げていたのですが、これは亜流扱いでした。
 しかし、この自動装置がかなり普及すると見るや、JISも硝酸銀水溶液を加える方法に改訂されました。
 沸騰水浴加熱も改訂されるべきネックですね。

 過マンガン酸カリの有機物酸化反応はかなり微妙で、反応条件により結果が変化します。
 有機化合物の種類により反応回収率が極端に異なり、かつ低反応率です。過マンガン酸カリをCOD分析に用いている国は日本以外に余り無いはずです。
 この点、二クロム酸カリを用いる酸化方式の反応率は殆どの化合物が90%~100%です。
 私の会社では、廃水処理の理論的な考察にはCODCrを用い、CODMnは法対応のみの運用としています。

【温度】
 電気ヒーターでは正確な温度管理は無理で、恐らく局...続きを読む

Qウィンクラー法とアジ化ナトリウムについて

ウィンクラー法という、水中の酸素を亜マンガン酸で固定させ、KIと硫酸酸性で反応させて生成したヨウ素をチオ硫酸ナトで適ていするという方法があります。ここで、硫酸酸性にする理由はなんでしょうか。また、この方法は還元性物質の存在により、酸素が消費されてしまうので、(ここまでは理解できます)アジ化ナトリウムNaN3を加えて妨害を防ぐそうです。アジ化ナトリウムを加える理由はなんでしょうか。頭悪くてごめんなさい><分かりやすく教えていただければ幸いです。

Aベストアンサー

ウィンクラーのヨウ化カリウム-アジ化ナトリウム変法では、
 1)マンガン塩による溶存酸素の固定
  (Mn(OH)2→Mn(OH)3 ; Mnは溶存酸素によって2価から3価に酸化)
 2)ヨウ素・チオ硫酸塩を使った逆滴定
の二段階の操作を行います。

これは、そのままでは溶存酸素が放出されやすい為、
採水地点から実験室までの移動中に放出されないようにする
必要があるからです。

この1段目の、マンガン塩による酸素固定の反応はアルカリ性で行う必要があります。
一方、2段目の逆滴定では、KIからヨウ素を遊離させるのと、そのヨウ素とマンガンを
定量的に反応させるために、酸性下で行う必要があります。
そのため、『滴定時に』硫酸酸性にします。


また、亜硝酸イオンが共存する場合(→河川水では常時共存)、
溶存酸素によるマンガン塩の酸化が定量的に行われず、
一部の酸素が亜硝酸イオンの酸化(→硝酸イオンに変化)に
使われたりしてしまいます。
これを避ける為、アジ化ナトリウム(→還元剤だが、(測定法の
条件下では)溶存酸素やMn(OH)3を還元しない)を添加し、
亜硝酸イオンを分解してやります。
他の還元剤、例えば亜硫酸塩などでは、溶存酸素と反応したり、
精製させたMn(OH)3まで還元してしまう為、
アジ化ナトリウムを使用する必要があるわけです。

参考URL:http://gakuen.gifu-net.ed.jp/~contents/kou_nougyou/jikken/SubKankyo/7/index.html

ウィンクラーのヨウ化カリウム-アジ化ナトリウム変法では、
 1)マンガン塩による溶存酸素の固定
  (Mn(OH)2→Mn(OH)3 ; Mnは溶存酸素によって2価から3価に酸化)
 2)ヨウ素・チオ硫酸塩を使った逆滴定
の二段階の操作を行います。

これは、そのままでは溶存酸素が放出されやすい為、
採水地点から実験室までの移動中に放出されないようにする
必要があるからです。

この1段目の、マンガン塩による酸素固定の反応はアルカリ性で行う必要があります。
一方、2段目の逆滴定では、KIからヨウ素を遊離...続きを読む

QBOD測定の希釈倍率教えてください。

下記の問題がよくわかりません。
やさしい回答をお願い致します。

COD300mg/lの排水のBOD値は同じく300mg/lであった。
これと同種類のCODを測定したところ200mg/lであった。
この排水のBODを測定する場合の希釈倍数の範囲はどれか?

(1)5~10 (2)10~20 (3)20~30 (4)50~100 (5)70~125 正解は(5)

問題の解説には、
正しいBODを得るための培養前後の溶存酸素は3.5~6.2になるとありますが、
そこが、どうしてなのかよくわかりません。
これにBOD値200mg/lを代入して70~125を選ぶ。

よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

どんな分析もその結果は分析方法によって変わる。したがって、分析方法を一定にしておかないと結果の比較ができない。それで、公定法としてJIS K0102などで分析方法が決められている。とくにBODは分析方法による変動が大きいので、その方法をきちんと守る必要がある。
「正しいBODを得るための培養前後の溶存酸素は3.5~6.2になるとありますが、
そこが、どうしてなのかよくわかりません。」
わかるわからないの話ではなくて、たとえばJIS K0102でそのように決められているのです。そうしないと分析結果が公定法によるものとは認められず、他の水域の分析結果との比較や、規制のデータになりません。

JIS K0102 BOD 抜粋
試料の採取量
BODの試験で最も重要なことは、試料を希釈水または植種希釈水を用いて適当な希釈倍数で希釈して希釈試料を調整することである。希釈試料は20℃で5日間培養する間に、最初の希釈試料に含まれていた溶存酸素量の40~70%が消費されるように希釈したものが、もっとも正常に好気性の微生物の育成を促し、十分に酸化分解された結果を示す。したがって、BODの試験では,同一の試料について段階的に希釈倍率が異なる数種類の希釈試料を調整し,培養前及び5日間培養後の溶存酸素量(D1、D2)を測定し,(D1-D2)×100/D1が20℃の飽和溶存酸素量(8.84mgO/l)の40~70%(3.5~6.2 mgO/l)範囲内(この条件の中央値付近になるのが最も望ましい。)にある希釈試料の結果を用いてBOD値を算出する。
試料のBOD値が予想できれば、この関係に基づいて、採取する試料の量V(ml)
は下記の式によって求めることができる。なお最終液量は1lとする。

V=(3.5~6.2)×1000/試料のBOD予想値(mgO/l)

ということで、3.5~6.2はいいと思うが、「正解」はいいのかな。

どんな分析もその結果は分析方法によって変わる。したがって、分析方法を一定にしておかないと結果の比較ができない。それで、公定法としてJIS K0102などで分析方法が決められている。とくにBODは分析方法による変動が大きいので、その方法をきちんと守る必要がある。
「正しいBODを得るための培養前後の溶存酸素は3.5~6.2になるとありますが、
そこが、どうしてなのかよくわかりません。」
わかるわからないの話ではなくて、たとえばJIS K0102でそのように決められているのです。そうしないと分析結果が公...続きを読む

Q過マンガン酸カリウムの価数

過マンガン酸カリウムの価数っていくつなんでしょうか?
調べてみたら、非酸性は3で酸性は5とあったのですが、普通実験などに使われているのはどちらでしょうか?

Aベストアンサー

#1 さんがお書きになっているのは「過マンガン酸カリウム中のマンガンの価数」です。御質問にある「過マンガン酸カリウムの価数」とは異なります。

 では,「過マンガン酸カリウムの価数」とは何かですが,酸塩基反応であれば「H+ を何個出す(受け取る)か」がその酸(塩基)の価数になり,酸化還元反応の場合は「e- を何個出す(受け取る)か」がその還元剤(酸化剤)の価数になります。

 「過マンガン酸カリウム」の半反応式は酸性条件下と中性・塩基性(非酸性)条件下で次の様に異なります。

 酸 性: MnO4(-)+8H(+)+5e(-) → Mn(2+)+4H2O
 非酸性: MnO4(-)+4H(+)+3e(-) → MnO2+2H2O

 これで解る様に,【酸性条件下】では電子5個を出して反応しますので【価数は5】ですが,【非酸性条件下】では電子3個を出す反応しかしませんので【価数は3】になります。

> 普通実験などに使われているのはどちらでしょうか?

 上記の様に反応の目的によって条件を使い分けますので,どちらもあり得ますが,私の経験的には,酸性条件下での価数5の反応の方が多いと思います。

#1 さんがお書きになっているのは「過マンガン酸カリウム中のマンガンの価数」です。御質問にある「過マンガン酸カリウムの価数」とは異なります。

 では,「過マンガン酸カリウムの価数」とは何かですが,酸塩基反応であれば「H+ を何個出す(受け取る)か」がその酸(塩基)の価数になり,酸化還元反応の場合は「e- を何個出す(受け取る)か」がその還元剤(酸化剤)の価数になります。

 「過マンガン酸カリウム」の半反応式は酸性条件下と中性・塩基性(非酸性)条件下で次の様に異なります。

 酸...続きを読む

Q中和エンタルピー

化学便覧に記載されている中和エンタルピーの値と
標準反応エンタルピーを用いて計算したエンタルピーの値が
すこしずれるのですがなぜですか?

Aベストアンサー

済みません化学便覧の値は手に入りますが、「標準反応エンタルピーを用いて計算したエンタルピーの値が」の方が手に入りませんので、お教え下さい。また計算条件等は既に検討済みでしょうか。(標準温度など)


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