化学
高校生
解決済み

化学基礎の問題です
ウ のところの×2と×5 はどこからきたものですか?

化学基礎 第2問 次の文章を読み,後の問い (問1~4)に答えよ。(配点 20) 河川や湖の水の汚れは,おもに家庭や工場からの排水に含まれる有機物が原因と なっている。汚染の程度を表す指標の一つに, COD (化学的酸素要求量) がある。 CODは水1L中に含まれる有機物を酸化するために消費された酸化剤の量を,酸素 O2 の質量 (mg) に換算した値で表される。 したがって, 水中に有機物が多く含まれて いれば COD の値が大きくなり,水質汚染が進んでいることになる。 ある河川水の COD (mg/L) を, 次の実験によって測定した。 実験Ⅰ 河川の試料水 100mLに希硫酸を加えて酸性にしたのち, 5.0×10mol/L の過マンガン酸カリウム水溶液10mL を加え, 加熱して試料水中の有機物を完全 に酸化した。 反応後の水溶液はうすい赤紫色をしており、未反応の過マンガン酸カ リウムが水溶液中に残っていることがわかった。 実験Ⅱ 実験Iの水溶液に, 1.5×10mol/Lのシュウ酸ナトリウム水溶液を10mL 加えた。 反応後の溶液は赤紫色が消えて無色となった。 実験Ⅱ 実験Ⅱ の水溶液に未反応のシュウ酸ナトリウムが残っていたので, 実験Iと 同じ濃度の過マンガン酸カリウム水溶液を アを用いて滴下したところ、滴下 量が 4.0mL になったとき, 過マンガン酸カリウムの赤紫色が イ のでこれを 反応の終点とした。 過マンガン酸カリウム KMnO4, シュウ酸ナトリウム Na2C204 の変化は,次の電子 eを用いた反応式 (1) (2) でそれぞれ表される。 Max 5 MnO4 + 8H + + 5e¯ → Mn² + + 4H2O C 137 + (1) C2O22CO2 + 2e ar (2) また、酸素 O2が酸化剤としてはたらくときの変化は,次の電子 e を用いた反応 式 (3) で表される。 2O2 + 4H + +4e_ → 2H₂O (Tom) 10 (3) C
化学基礎 問4 実験Ⅰ~ⅢIより, 実験で用いた試料水の COD の値を求めた次の文章中の 空欄 ウ . I に当てはまる最も適当な数値の組合せ, また空欄 オ カ に当てはまる最も適当な数値をそれぞれ,後の①~⑤の うちから一つずつ選べ。 1.5 × 10mol/Lのシュウ酸ナトリウム水溶液10mLとちょうど反応す る 5.0 × 10- mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液の体積は ウ mL なので, 実験Ⅰで有機物とちょうど反応した過マンガン酸カリウム水溶液の 体積は10mL +4.0mL mLである。さ ウ |mL = I すなわち, 過マンガン酸カリウム水溶液 I mL に含まれる過マンガ ン酸カリウムの物質量は オ ×10molであるから, 酸素の分子量 32 より, 実験で用いた試料水の COD の値は mg/L となる。 車させ ウ . I の組合せ 16 ウ の5の 9.0 5.0 ② 10 4.0 350 11 3.0 12 2.0 13 1.0 オ の選択肢 17 ① 0.5 (2 1.0 ③ 1.5 カ の選択肢 18 ** (c) + 2.0 ⑤ 2.5 ① 1.0 2.0 ③ 3.0 ④ 4.0 ⑤ 5.0
算してmg単位で表すと、 5 問3 酸化剤と受け取る電子の物質量の関係 146-154 1.0×10 - mol× x32g/molx 1000 mL 4 100mL X10 化学基 問 式 (1) の係数を4倍, 式 (3) の係数を5倍して電子 e の係数をそろえると.. (1)×4 =4.0mg/L となり, COD は 4.0mg/L となる。) 0289 4 MnO + 32 H+ + 20e_ →4Mn² + 16 H2O (3) x 5 502 + 20H+ + 20e-10H2O 20mol の電子 eを受け取るとき MnOは4mol, O2は5mol必要なので, O2 の物質量(mol) は, MnOi DS で の物質量(mol)の 2倍となる。 酸素の物質量(mol) = 倍 過マンガン酸イオンの物質量(mol) 正解・配点一覧 問題 解答 番号 (配点) 番号 正解 第1問(7点) 725946 123456 問4 酸化剤と還元剤の量的関係 16 ④ KMnO 水溶液中のKMnO の物質量 17 ② 試料水 COD の値 18 ④ ウ 1.5×10mol/Lのシュウ酸ナトリウム水溶 液10mL とちょうど反応する5.0×10mol/Lの過 マンガン酸カリウム水溶液の体積をxmL とすると, 小計 7 3 & 第2問 (168点) 8 9 10 12 11 12 1.5×10mol/L× 10 1000 LX2 13 421213 a ork lom 0x0.1 小計 =5.0×10-mol/L × x LX5 1000 xmL=12mL エ 実験Ⅰで有機物とちょうど反応した過マンガン 酸カリウム水溶液の体積は,次の図に示すように、 10mL +4.0mL-12mL=2.0mLである。 過マンガン酸水溶液10mL 過マンガン酸水溶液 4.0mL が受け取るe- (mol) が受け取るe-(mol) 有機物が放出 するe- (mol) シュウ酸ナトリウム水溶液10mL オ が放出するe- (mol) 過マンガン酸水溶液12mL が受け取るe- (mol) 5.0×10 -3 mol/Lの過マンガン酸カリウム水 溶液2.0mL中の過マンガン酸カリウムの物質量は, 5.0×10-3 mol/L× 2.0 L=1.0×10mol 1000 カ 問3より 過マンガン酸カリウム1.0×10 -5 mol 5 の 倍がO2の物質量に相当する。 これをO2の質量 に換算さらに試料水100mLを1L (1000mL) に換 (+49) 0289 100- ) 80 285

回答

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式(1)(2)より電子の数を合わせると

2 MnO4(-) + 5 C2O4(2-) + 16 H(+)
→ 2 Mn(2+) + 8 H2O + 10 CO2

となり、MnO4(-) と C2O4(2-) は 2:5 の物質量比で反応するためです。

s

ありがとうございます!

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