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(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?

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A 回答 (3件)

(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。
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問題の順番が逆だと思います。



過マンガン酸カリウムは酸化剤として働きます。
相手は還元剤になります。
でもその時に
酸化剤の変化はどういう反応になるか、
還元剤の変化はどういう反応になるか
が分からなければ反応式を作ることができません。
いきなり全体の反応式を作ることはできないのです。
(どこかで全体の反応式を探して持ってきなさいというのであれば話は別です。)

中和反応であれば 中和の基本式 H^++OH^-→H2O から作ります。
酸化還元反応であれば酸化剤、還元剤の半反応式から作ります。
半反応式は酸化剤、または還元剤のどちらか片方についての式ですから電子の授受で書き表されています。還元剤から酸化剤に電子が移動するという形で全体の反応式を完成させます。

教科書には代表的な酸化剤、還元剤の半反応式が載っていると思います。
酸化剤の表からKMnO4の半反応式を探します。
還元剤の表からシュウ酸(COOH)2 と過酸化水素H2O2 を探します。

KMnO4の半反応式は2つ載っているはずです。 
反応の後のMnの酸化数が異なります。
酸性の時はMnO4^(-)はMn^(2+)に行きます。
中性、またはアルカリ性の時はMnO2に行きます。
シュウ酸ナトリウムは弱いアルカリ性 過酸化水素は中性です。

(1)この問題はシュウ酸イオンについてです。シュウ酸の半反応式でシュウ酸を電離させて考えれば、シュウ酸イオンに対する半反応式を作ることができます。
(2)では酸化還元反応ではない反応も起こります。
KMnO4とH2O2が反応すると酸素が発生してMnO2ができます。
このMnO2が触媒になってのH2O2の分解反応も起こるようになります。2H2O2→2H2O+O2
過酸化水素の分解が二酸化マンガンで起こるというのは小学校、または中学校でも出てきたのではないでしょうか。
どちらの反応でも酸素が出ますから区別がつかないと思われるかもしれません。でもKMnO4の消費量に違いがでます。酸化還元の反応式から考えたKMnO4の必要量よりもかなり少ない量がいいということになります。
過酸化水素水の入った試験管に数滴垂らすだけで反応が進むでしょう。
KMnO4の赤紫色が消えた後も反応が続くことになります。
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過マンガン酸カリウムは酸化剤にしかなりません。


過酸化水素は酸化剤にも還元剤にもなります。
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【問題】純粋なシュウ酸ナトリウムを三角フラスコにはかりとり、精製水に溶かした。
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シュウ酸ナトリウムは、精製水に溶かした時点で即ほとんどが電離して、シュウ酸イオンの状態になると思いました。そして少しずつシュウ酸(COOH)2として過マンガン酸カリウムと酸化還元反応を起こすものと思いました。

しかし、解答では、シュウ酸ナトリウム(COONa)2と過マンガン酸カリウムの反応式になっています。
なぜでしょうか?

Aベストアンサー

No.2のご回答にありますように、本質としては、シュウ酸ナトリウムが反応したと書いても、シュウ酸が反応したと書いても正しいと思います。

すなわち

(1)シュウ酸ナトリウムに硫酸を加えるとシュウ酸と硫酸(水素)ナトリウム?になった。
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この2つを=で結んで、wの方程式を解くと、
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Q硝酸銀添加の意味は?

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Qキレート滴定について。

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#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。

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 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。

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Qシュウ酸と過マンガン酸カリウムの酸化還元滴定

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いろいろなサイトをまわったところ
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Q中和適定についてです

中和適定で適定値に誤差ができる理由を教えてください

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 どんな薬品・器具を使い、どんな手順で測定したかを書かないと、回答できない質問ですね。なんとなく実験レポートの考察課題のような……

 まず、試薬の濃度の誤差。試薬に何を使うか質問に書いてありませんが、シュウ酸などは潮解をしないので比較的正確な濃度の液が作れますが、質量測定の誤差・メスフラスコに入れる水の量の誤差などがあり得ます。

 測定の際の各液の体積の測定誤差。
 器具も何を使うか書いてませんが、メスピペットなどではかり取る液の量の誤差や、ビュレットの目盛りの読み取り誤差。
 あと、器具の洗浄関連で、きちんと共洗いをすべきところをしていなかったりすれば、誤差が大きくなります。

 中和点を決定するところの判断。
 指示薬の色の変化を見ますので、測定の個人差が出るでしょう。

 一滴の体積がある程度あること。
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 空気中の二酸化炭素が溶けこむことによって、試薬のpHが変動する誤差。

 実験にかかる時間によっては、水の蒸発によって試薬の濃度が変わることもあるかも知れない。

 思いつくままにあげてみましたが、実験手順によって、どの誤差が大きくなるかは違ってくると思います。

 どんな薬品・器具を使い、どんな手順で測定したかを書かないと、回答できない質問ですね。なんとなく実験レポートの考察課題のような……

 まず、試薬の濃度の誤差。試薬に何を使うか質問に書いてありませんが、シュウ酸などは潮解をしないので比較的正確な濃度の液が作れますが、質量測定の誤差・メスフラスコに入れる水の量の誤差などがあり得ます。

 測定の際の各液の体積の測定誤差。
 器具も何を使うか書いてませんが、メスピペットなどではかり取る液の量の誤差や、ビュレットの目盛りの読み取り...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?
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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

Q本試験と空試験

容量分析における、この2つの用語のきちんとした説明ができません。
できる方、おしえていただけませんでしょうか?

Aベストアンサー

 こんにちは 何方からも解答が無いので、浅学を省みず、、、
 容量分析で言う空試験は、2つに大別されます。
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 過剰な反応試薬を加えて一定時間置き、次いで反応し残った反応試薬を滴定するものですが、この場合の「空試験」は、試料を加えない、反応試薬のみの分析をいいます。「本試験」は試料を加えた場合です。
 一方、普通の滴定では、試料を加えたものを「本試験」(と言う言い方は、自分には馴染みが無いのですが)と言い、この場合の「空試験」の意義がaitatataさんには解からないのでしょうか。
 試験に用いる試薬に不純物が有り、本試験に対してマイナス又はプラスに作用する場合が、まま有ります。
 この、不純物によるズレを補正するため、「空試験」を行います。 つまり、試料を用いないで、「本試験」と全く同じ操作を行う訳です。
 

Q標準酸化還元電位について教えてください

先程、酸解離定数について質問した者です。もう一問だけ、よろしくお願いします。

標準酸化還元電位についての定義がわかりません。ネットで探した結果、以下のような文章を見つけたのですが、標準酸化還元電位の説明として適当でしょうか?
また、標準酸化還元電位と酸化還元電位は同じなのでしょうか?
ご回答のほう、よろしくお願いします。


酸化とは物質が電子を失う過程をいい、還元とは物質が電子を得る過程をいうが、この反応は可逆的に発生する。
酸化還元系に溶液に侵されない白金電極と比較電極を入れると、電極の表面と溶液の間に電位が発生する。これを酸化還元電位といい、下記の式で表される。

  Eh=Eo+((2.303RT)/nF)([Ox]/[Red])
     [Ox]:酸化物の活量  [Red]:還元物の活量  R:ガス定数
     F:ファラディー定数   T:絶対温度        Eo:固有定数

Ehは、電気化学での基準となる水素電極を基準とした値だが、水素電極は構成が複雑で実用的でないため、酸化還元電位は比較電極を基準として測定し、水素電極基準に換算してEhを求める。
酸化還元電位は上式から分かるように、酸化物と還元物の比により定まるので、比が一定であれば濃度に関係なく同じEhを示す。また、酸化物の比率が高いとプラス側に、還元物の比率が高いとマイナス側に電位が変動する。

先程、酸解離定数について質問した者です。もう一問だけ、よろしくお願いします。

標準酸化還元電位についての定義がわかりません。ネットで探した結果、以下のような文章を見つけたのですが、標準酸化還元電位の説明として適当でしょうか?
また、標準酸化還元電位と酸化還元電位は同じなのでしょうか?
ご回答のほう、よろしくお願いします。


酸化とは物質が電子を失う過程をいい、還元とは物質が電子を得る過程をいうが、この反応は可逆的に発生する。
酸化還元系に溶液に侵されない白金電極と比較...続きを読む

Aベストアンサー

少々疑問点が分かりづらいですが、とりあえず講義的に説明してみます。なお電極の表面を扱うとなると、本当は説明文よりもはるかに複雑になります。出来れば水溶液中における酸化還元平行が成立する2つの物質を選んだ説明が妥当だと思います。その溶液に自身が反応を起こさない電極を入れた状態を想定します。

酸化体と還元体の間で電気化学的に平行関係が成立する場合、両者を含めた系全体の溶液ポテンシャルEhは両者の活量の比(それぞれの絶対量でなく)によって決定されます。
それが次式(Nernstの式)の式中の(Cox/Cred)で与えられます。

Eh=Eo + (RT/nF) * ln (Cox/Cred)
Rは気体定数,Fはファラデー定数,nは移動する電子の数(1イオンあたり),Cox,Credは酸化体、還元体の濃度
*自然対数を忘れないでください。

またポテンシャルEhは物質(酸化体・還元体対)そのものの種類にも依存します。例えばFe(II)-Fe(III)の酸化還元電位は0.770Vとなっています。溶液中にFe2+とFe3+が等量(正確には等しい活量、というか、濃度で)溶解している場合に、その溶液の電気化学ポテンシャルは0.770Vということです。(なお数字は、水素の酸化還元電位、すなわちH2とH+の平衡電位(両者活量1ですので、1atmの水素ガスとpH0の酸が平衡になっているガス電極)を基準にして比較したときの値です。)
この時のポテンシャルがNo.1さんの言うように、標準酸化還元電位Eoとなります(T=298K,1atm下で)。標準、というのは、例えば電池も使えば酸化体あるいは還元体の量そのものが減り、平衡電位が式中右辺の自然対数内の分変化します。
例えばFe2+が0.1M、Fe3+が0.01M存在する溶液では、ln(0.1/0.01)=10、かつ酸化体と還元体における反応式、

Fe3+ + e- = Fe2+

よりn=1(nはe-の係数)、よって以上をNernst式に代入し、

Eh = 0.770 + (8.31*298/1*96500) * ln 10
= 0.770 + 0.0256 * 2.302 = 0.829

このように平衡電位はアノード、酸化側に+0.059Vだけ変化します。酸化体と還元体の比が100倍、1000倍になるとこの2倍、3倍だけプラスされます。

少々疑問点が分かりづらいですが、とりあえず講義的に説明してみます。なお電極の表面を扱うとなると、本当は説明文よりもはるかに複雑になります。出来れば水溶液中における酸化還元平行が成立する2つの物質を選んだ説明が妥当だと思います。その溶液に自身が反応を起こさない電極を入れた状態を想定します。

酸化体と還元体の間で電気化学的に平行関係が成立する場合、両者を含めた系全体の溶液ポテンシャルEhは両者の活量の比(それぞれの絶対量でなく)によって決定されます。
それが次式(Nernstの式)の式...続きを読む


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