問題 2

酸性溶液中での過マンガン酸イオンと過酸化水素の反応はMn(II)を生じ、酸素を発生する。4つの式が提案された：(1)

2\ce{MnO4-} + 1\ce{H2O2} + 6\ce{H+} -> 2\ce{Mn^{2+}} + 3\ce{O2} + 4\ce{H2O}

; (2)

2\ce{MnO4-} + 3\ce{H2O2} + 6\ce{H+} -> 2\ce{Mn^{2+}} + 4\ce{O2} + 6\ce{H2O}

; (3)

2\ce{MnO4-} + 5\ce{H2O2} + 6\ce{H+} -> 2\ce{Mn^{2+}} + 5\ce{O2} + 8\ce{H2O}

; (4)

2\ce{MnO4-} + 7\ce{H2O2} + 6\ce{H+} -> 2\ce{Mn^{2+}} + 6\ce{O2} + 10\ce{H2O}

。(a) 実際の反応を表すものはどれか？電子移動に基づいて説明せよ。(b) 酸化剤と還元剤はどれか。(c) 酸性下で過剰の

\ce{H2O2}

からSTPで112 cm

^3

の酸素を発生させるのに必要な過マンガン酸カリウムの質量（g）はいくらか？（

M(\ce{KMnO4}) = 158.04

g mol

^{-1}

）

ステップ 3/3: 必要なKMnO4の計算

n(\ce{O2}) = \dfrac{0.112}{22.4} = 0.0050\ \text{mol} \Rightarrow n(\ce{KMnO4}) = \dfrac{2}{5} \times 0.0050 = 0.0020\ \text{mol}

分析

2 : 5 のモル比より、0.0050 molの $\ce{O2}$ には0.0020 molの $\ce{KMnO4}$ が必要。質量： $m = 0.0020 \times 158.04 = 0.316$ g。

よくある誤り. 式(1)、(2)、(4)は見かけ上元素バランスが合っているように見えても、既知の酸化還元対の電子保存則に反する。