化学
高校生
解決済み

酸化還元反応の問題です。(1)、(2)は解けたのですが、(3)でk +、so4^2-が追加するところまでは分かるのですが、係数が9になるところからよくわからないので教えてください。

176. 酸化還元反応式のつくり方硫酸酸性の過マンガン酸カリウム KMnO 水溶液に, 硫酸鉄(II) 水溶液を加えると, マンガン (II)イオン Mn²+ と鉄(III)イオン Fe3+ が生成 した。この反応について, 次の各問いに答えよ。 (1) MnO4とFe2+の変化を,電子e を用いた反応式でそれぞれ表せ。 (2) MnO4-Fe2+ の反応を, イオン反応式で表せ。 (3) 過マンガン酸カリウムと硫酸鉄(II) の反応を. 化学反応式で表せ。
解答 (1) MnO4+8H + +5e - Mn2+ +4H2O Fe2+ Fe3+ + e- (2) MnO4+8H + + 5Fe2+ Mn² + + 5Fe3+ +4H2O (3) 2KMnO4+8H2SO4+10FeSO4 → K2SO4+2MnSO4+5Fe2 (SO4)3+8H2O 解説 酸化剤 還元剤の働きを示す式を書き, 酸化剤と還元剤の電子 の出入りの数が等しくなるように, 式を組み合わせてイオン反応式をつ くる。これに,省略されているイオンを補い, 化学反応式を完成させる。 (1) 硫酸酸性水溶液中で, 過マンガン酸イオン MnO4-は電子を受け取 ってマンガン(II)イオン Mn2+に変化する。 MnO4- → Mn2+ +7 +2 Mn の酸化数が +7 から +2に5つ減少するので,左辺に 5e- を加える。 MnO4-+5e¯ → Mn2+ 左辺の電荷の合計は-6, 右辺は+2なので, 両辺の電荷の合計が等し くなるように,左辺に 8H+を加える。 MnO4-+8H++5e- → Mn2+ 水素原子の数を合わせるように, 右辺に4H2Oを加える。 MnO4-+8H++5e- → Mn2++4H2O …① また,鉄(II)イオン Fe2+は電子を1つ失い,鉄(Ⅲ) イオン Fe3+ になる。 Fe2+ → Fe3++e¯ 1 反応の前後で酸化数が 増加する場合は,右辺に e-を加える。 ②酸化数は+2 から +3 に1つ増加している。 (2) ①+② ×5 から, 電子e を消去すると,次のようになる。 MnO4-+8H++5Fe2+ → Mn2+ + 5Fe3+ + H2O ... ③ (3) 硫酸H2SO4 の水溶液中での過マンガン酸カリウム KMnO4 と硫酸 鉄(II) FeSOの反応なので, ③式の両辺に K+ と 9SOを補うと、 KMnO4+4H2SO4+5FeSO4 K+ + Mn²+ + 5Fe3++9SO²+4H2O ここで,右辺において, 陽イオン K+, Mn2+, Fe3+ と陰イオン SO²-か らできる化合物は, それぞれ K2SO4, MnSO4, Fe2 (SO4)3 となるので, 右 辺は次のように示される。 SOの数は, 8H (4H2SO4)から 4SO2-, 5Fe2+ (5FeSO4)から 5SOとなるので,これ らを足し合わせて 9SO2とする。 右辺 : K2SO4 + MnSO4 + Fe2(SO4)3+4H₂O 2 2 両辺を2倍すると, 化学反応式が得られる。 2KMnO4+8H2SO4+10FeSO4 → K2SO4+2MnSO4+5Fe2 (SO4)3 +8H2O

回答

✨ ベストアンサー ✨

係数が9になるところからよくわからない
>③式で、左辺イオンをなくす反対符号のイオンを考え、両辺に加える。

すると、左辺は、
MnO4-にはK+、8H+には4SO4^2-、5Fe2+には5SO4^2-となるから、
右辺にも同じK+、9SO4^2-(これは4SO4^2-➕5SO4^2-)を足す。

すると、画像□囲みの式になる。
ここから、下から4行目の式の説明をすると、分数が出ていて、分からない人には難しく混乱するので、一番下の式になることを考える。

それには、簡単であるが、画像□囲みの式の右辺から考える。

右辺にK+が1個しかない。これはK2SO4になる必要がある。だから、2K+にするため、両辺の係数を全て2倍する。すると、完成である。

途中分数の式を考えるだけ時間がロスし、難しいから、この反応は最初から2倍して合わせると覚えた方がよい。

MnO4-とFe2+は最初から2倍すると分かっていたら簡単だから。

要は化学反応式を作ればよいのだから、面倒なやり方はしない方が無難。一番下の式が簡単にできるようなら、分数途中の反応式も理解できるはず。

面倒くさい反応式ですが、分かれば簡単です🙇

波瑠

返信遅れてしまいすみません🙇‍♀️
理解できました。解説ありがとうございます。

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