酸化還元と電池・電気分解の問題
硫酸で酸性にした水溶液中で、二クロム酸イオン は酸化剤として、鉄(II)イオン は還元剤として、それぞれ次のようにはたらく。
と過不足なく反応する は何 か。有効数字 2 桁で答えよ。
この問題で使うもの
- 授受する電子の物質量と反応する量の比(説明と入口の問題)
この問題を解けるようになるまで(15 技能)
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
「授受する電子の物質量と反応する量の比」の技能を使う。酸化剤が受け取る電子と還元剤が与える電子の物質量が等しくなるように考えよう。
ヒント 2
半反応式の の係数から、 1 mol は電子 6 mol を受け取り、 1 mol は電子 1 mol を与える。
ヒント 3
電子の数をそろえるには の式を 6 倍すればよい。 が受け取る電子は である。
答えと解説
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解説を読む
使う技能: 授受する電子の物質量と反応する量の比
酸化還元反応では、酸化剤が受け取る電子の物質量と、還元剤が与える電子の物質量が等しい。
手順 1(1 mol あたりの電子の物質量を読み取る): 半反応式の係数から
- は電子 を受け取る。
- は電子 を与える。
手順 2(電子の数をそろえてイオン反応式をつくる): 電子の数を 6 にそろえるため、 の式を 6 倍して 2 つの式を足し、 を消去する。
よって、過不足なく反応する物質量の比は である。
手順 3(物質量を求める):
(電子の物質量で確かめると、 が受け取る電子は 、 が与える電子も で等しい。)
別解
Cr2O7^2- 1 mol は 6 mol の電子を受け取り、Fe^2+ 1 mol は 1 mol の電子を与える。過不足なく反応するとき、受け取る電子と与える電子の物質量が等しい。Fe^2+ を mol とすると より mol。検算: 全体の式 の係数比 1:6 から mol。