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よく聞く質問集 ~ 酸化還元反応 編~
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詳しい単元の内容は他サイトが充実している(上記リンク参照)ので、このブログでは、予備校講師のともけむがよく生徒から聞かれる質問とその回答を書いていくことにする。

このページでは、「酸化還元反応」についてだ。

 

半反応式を合体した後にイオンを足して化学反応式にするやつが分からない

半反応式が作れたのは良いが、そのあとのイオンを足す所が分からない、という生徒は非常に多い。

まずはそこに焦点を当てた質問に回答しようと思う。例題を見てみよう。

 

酸化還元反応【1】
硫酸酸性条件下での過マンガン酸カリウム $\ce{KMnO4}$ とシュウ酸 $\ce{(COOH)2}$ の酸化還元反応を化学式で書け。

(答)

酸化剤について 
(a) $\ce{MnO4^{-} + 8H^{+} + 5e^{-}   ->   Mn^{2+} + 4H2O}$ 

還元剤について
(b) $\ce{(COOH)2   ->  2CO2 + +2H^{+} + 2e^{-}}$ 

 

(a)×2+(b)×5 より $\ce{10 e^{-}}$ を消去すると

(c) $\ce{2 MnO4^{-} + 6 H^{+} +5 (COOH)2   -> 2 Mn^{2+} + 8 H2O + 10 CO2}$

 

この式がイオン反応式だ。ここからイオンを消去して化学反応式に仕上げていく。

ポイントは以下の3点。

 

1.問題文をもう一度読み直して、省略したイオンが無いか探す。

2.イオン反応式の左辺にまず注目して、省略したイオンを補いイオンを無くす。

3.左辺に足したイオンと同じ個数、種類のイオンを右辺に足してイオンを無くす。

では、もう一度問題を確認しよう。
(問題 再表示)
硫酸酸性条件下での過マンガン酸カリウム $\ce{KMnO4}$ とシュウ酸 $\ce{(COOH)2}$ の酸化還元反応を化学式で書け。
先程作ったイオン反応式に上の赤のラインで引いた物質は無かった。
よって省略されたイオンは
硫酸の $\ce{SO4^{2-}}$ と過マンガン酸カリウムの $\ce{K+}$ と分かる。
次にイオン反応式 (c) の左辺を見てみよう。
$\ce{2 MnO4^{-} + 6 H^{+} +5 (COOH)2 -> }$
このとき、2 個の $\ce{MnO4^{-}}$ のイオンを消そうと思ったら、2 個の $\ce{K+}$ と組み合わせ、
6 個の $\ce{H^{+}}$ のイオンを消そうと思ったら、3 個の $\ce{SO4^{2-}}$ と組み合わせれば良いことが分かる。
プラスマイナスの数が同じになるように個数を調整しよう!
その結果、(c) 式の右辺は次のようになる。
$\ce{2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 (COOH)2  -> }$
最後に右辺だ。左辺に全く同じイオンを同じ個数だけ足す。
$\ce{ -> 2 Mn^{2+} + 8 H2O + 10 CO2 + 2K+ + 3 SO4^{2-} }$
この右辺の式だけを見て、イオンを組み合わせる。
2 個の $\ce{Mn^{2+}}$ は 2 個の $\ce{SO4^{2-}}$ と組み合わせて、 2 $\ce{MnSO4}$ となり、
2 個の $\ce{K+}$ は 1 個の $\ce{SO4^{2-}}$ と組み合わせて $\ce{K2SO4}$ とすれば良い。
これで$\ce{SO4^{2-}}$は 3 個すべて使い切ったことになる。
これにて化学反応式が完成した。(お疲れ様でした!)
$\ce{2 KMnO4 + 3 H2SO4 + 5 (COOH)2  -> 2 MnSO4 + 8 H2O + 10 CO2 + K2SO4 }$
※ スマホでは上の反応式はスクロールできます。
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