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回答させていただきます…!
まず二クロム酸カリウムと二酸化硫黄の半反応式を用意します。
これらは丸暗記をする必要はなく、二クロム酸カリウムの場合は
Cr2O72- → 2Cr3+
二酸化硫黄の場合は
SO2 → SO42-
とだけ覚えておけば大丈夫です。
(これらは反応の最も根幹の部分を表していて、下に書いた方法によって残りの部分を機械的な作業で補うことができます。)
上の2つの反応式から、正しい半反応式を求めるには次の手順を踏みます。
①左辺か右辺にH2Oを加えて、両辺の「酸素」の数を合わせる
②左辺か右辺にH+を加えて、両辺の「水素」の数を合わせる
③左辺か右辺にe-を加えて、両辺の「電荷」を合わせる
(今回扱う半反応式に限らず、いつでもこの方法で正しい半反応式を求めることができます)
二クロム酸カリウムの場合は
①Cr2O72- → 2Cr3+ + 【7H2O】
②Cr2O72- + 【14H+】→ 2Cr3+ + 7H2O
③Cr2O72- + 14H+ + 【6e-】 → 2Cr3+ + 7H2O
よって半反応式は
Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
となります。
(【】で囲った部分が新たに付け加えたもの)
同様に二酸化硫黄の場合は
①SO2 + 【2H2O】→ SO42-
②SO2 + 2H2O→ SO42- + 【4H+】
③SO2 + 2H2O→ SO42- + 4H+ +【2e-】
よって半反応式は
SO2 + 2H2O→ SO42- + 4H+ + 2e-
となります。
この半反応式を電荷が両辺で打ち消し合うように全体を何倍かして左辺同士、右辺同士を足し合わせます。
二酸化硫黄の半反応式を3倍すれば、どちらの半反応式も電荷が6e-となって揃います。
よって
Cr2O72- + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O
3SO2 + 6H2O→ 3SO42- + 12H+ + 6e-
左辺と右辺をそれぞれ足し合わせて
Cr2O72- + 3SO2 + 6H2O + 14H+ + 6e- → 2Cr3+ + 7H2O + 3SO42- + 12H+ + 6e-
両辺で、6e-が打ち消しあい、H2OとH+も一部が打ち消し合うので
Cr2O72- + 3SO2 + 2H+ → 2Cr3+ + H2O + 3SO42-
ここで、今回考えるのは化学反応式のため、イオン(ここではCr2O72-とH+とSO42-)が残っていてはいけません。
よって、両辺に適切なイオンを加えてこれらを化学式にします。
ここで加えるイオンは問題文に必ず何らかの形で書かれています。
今回は二クロム酸“カリウム”水溶液とあるので、カリウムイオン(K+)を加えて、Cr2O72-をK2Cr2O7とします。
すると両辺にK+を2つ加えるので
【K2Cr2O7】 + 3SO2 + 2H+ → 2Cr3+ + H2O + 3SO42- +【2K+】
ここで、右辺でK+とSO42-はくっつくことができるので、
K2Cr2O7 + 3SO2 + 2H+ → 2Cr3+ + H2O + 【K2SO4】 + 【2SO42-】
となります。(【】で囲ったものが新たに付け加えたり変更があった箇所)
次に左辺にある2H+を化学式にします。問題文に硫酸酸性とあることから、この溶液中には硫酸イオン(SO42-)が大量にあるため、これを両辺に1つずつ加えます。すると、
K2Cr2O7 + 3SO2 + 【H2SO4】 → 2Cr3+ + H2O + K2SO4 + 【3SO42-】
ここで、右辺に残っているCr3+とSO42-がちょうどくっつくため
K2Cr2O7 + 3SO2 + H2SO4 → 【Cr2(SO4)3】 + H2O + K2SO4
よって最終的な答えは
K2Cr2O7 + 3SO2 + H2SO4 → Cr2(SO4)3 + H2O + K2SO4
になります。
長文になりましたが、少しでもお役に立てれば幸いです…!
とても分かりやすく、理解出来ました。
ありがとうございます!