酸化還元反応式について教えてください

質問

硫酸酸性の過マンガン酸カリウム水溶液に硫酸鉄(II)水溶液を加えた反応なんですが、
イオン反応式までは自力で出せて、
MnO4-＋8H+＋5Fe^2+→Mn^2+＋5Fe^3+4H2O
になったのですが、次の反応式にする作業がいま一つ解説を読んでもわかりません。
解説にはイオン式の両辺にK+と9SO4^2-を補うとあるんですけど、9SO4^2-の"9"ってどこから来たんですか？
あと最後に両辺を２倍する意味も良くわかりません。
馬鹿な私をお助けください…(泣

回答No.3

gaju3 · ベストアンサー

MnはMnO4-からMn2+（7価から2価）へと考えると
イオン反応式はあっているようですね。

反応溶液中には化学反応するイオンと化学反応をしないイオンがあります。
今回の反応では
K+,MnO4+, H+, SO42-, Fe2+が存在しています。
このうち酸化還元の化学変化を起こすのが、MnO4+, Fe2+です。
イオン反応式が書けたということはこの2つのイオンの処理ができたことになります。

あとは電荷をあわせるために反応に関与していないイオンを書き加えるだけです。

まず左辺でMnO4+がありますが、これはKMnO4だったのでK+を加えます。
次に、8H+ですが、これは本来H2SO4だったので4SO42-を加えます。
Fe2+も本来はFe2SO4だったので5つ分のSO42-を加えます。
結局左辺にはK+を1個とSO42-を9個加えたことになりますね。

左辺にだけK+と9SO42-を加えたのではつりあわないので、右辺にも加えます。
このK+と9SO42-を右辺に順に割り振っていきます。
Mn2+のところにSO42-を１つつけるのはわかりますね。
ところが、Fe3+にSO42-をつけるには硫酸鉄（III）つまりFe2(SO4)3の
形にしなければなりません。
鉄イオン（III）２つで硫酸イオン３つですね。
今回は鉄イオン(III）が5つなので硫酸イオンは7.5個必要ですね。（※）
鉄イオン（III）が5つと硫酸イオン7.5個でFe2(SO4)3が2.5個できます。
付け加えた硫酸イオン9個うち残っているのは9-1-7.5＝0.5個。
あとは、K+が１個ですね。これらをあわせて0.5K2SO4になりますね。
これでイオンの過不足なしです。
KMnO4+4H2SO4+5FeSO4→MnSO4+2.5Fe2(SO4)3+0.5KSO4+4H2O

係数に小数が残るのは気持ち悪いので、両辺に2をかけます。
2KMnO4+8H2SO4+10FeSO4→2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4

途中の計算が小数になると気づいた時点（※のところ）で
先に両辺を2倍してもいいですね。

お礼

ああ、H2SO4とFe2SO4の分のSO42-を合わせて9個って意味だったんですね！やっとわかりました、ありがとうございます！！

回答No.6

pass-word

＃１です。
酸性条件下
「MnO4^- → Mn2+」
塩基性条件下
「MnO4^- →　MnO2」
とマンガンは還元されます。

ですが、私は酸性条件下でありながら
下の式を使ってしまいました。
初歩的なミスをしてしまい、すいませんでした。

回答No.5

keiii1i

初めにあったのは過マンガン酸カリウム、硫酸鉄(II)、硫酸だけです
つまり左辺のイオンはこれらに由来します

MnO4-は過マンガン酸カリウムですからKMnO4
5Fe^2+は硫酸鉄(II)ですから5FeSO4
8Ｈ+は硫酸なので4H2SO4

で左辺になかったものは書き出すとK+、 9SO4-（5SO4-+4SO4-）

次にこれらのイオンが何と結合したか考えます
Mn^2+は陽イオンなので硫酸イオンと結合してMnSO4
Fe+3も陽イオンなので硫酸イオンと結合してFe2(SO4)3
ですがFe3+は５個なので２に割り切れません
よってここでは5/2Fe2(SO4)3とします

K+はどこへいったか、となりますが使った硫酸イオンはまだ1+15/2=8.5で1/2残っているのでK+とSO4^2-が結合しK2SO4となります
これも同様に硫酸は1/2しかないので1/2K2SO4とします

全部合わせると
KMnO4+5FeSO4+4H2SO4→MnSO4+5/2Fe2(SO4)3+1/2K2SO4+4H2O
となります。反応式は整数で表すのが決まりなので5/2　1/2を整数にするため2をかけて
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4→2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O
となります

回答No.4

gaju3

1回目の投稿で間違えてしまったので2度投稿してしまいました。

回答No.2

gaju3

反応溶液中には化学反応するイオンと化学反応をしないイオンがあります。
今回の反応では
K+,MnO4+, H+, SO42-, Fe2+が存在しています。
このうち酸化還元の化学変化を起こすのが、MnO4+, Fe2+です。
イオン反応式が書けたということはこの2つのイオンの処理ができたことになります。
あとは電荷をあわせるために反応に関与していないイオンを書き加えるだけです。
まず左辺でMnO4+がありますが、これはKMnO4だったのでK+を加えます。
次に、8H+ですが、これは本来H2SO4だったので4SO42-を加えます。
Fe2+も本来はFe2SO4だったので5つ分のSO42-を加えます。
結局左辺にはK+を1個とSO42-を9個加えたことになりますね。
左辺にだけK+と9SO42-を加えたのではつりあわないので、右辺にも加えます。
このK+と9SO42-を右辺に順に割り振っていきます。
Mn2+のところにSO42-を１つつけるのはわかりますね。
ところが、Fe3+にSO42-をつけるには硫酸鉄（III）つまりFe2(SO4)3の
形にしなければなりません。
鉄イオン（III）２つで硫酸イオン３つですね。
今回は鉄イオン(III）が5つなので硫酸イオンは7.5個必要ですね。（※）
鉄イオン（III）が5つと硫酸イオン7.5個でFe2(SO4)3が2.5個できます。
付け加えた硫酸イオン9個うち残っているのは9-1-7.5＝0.5個。
あとは、K+が１個ですね。これらをあわせて0.5K2SO4になりますね。
これでイオンの過不足なしです。
KMnO4+4H2O+5FeSO4→MnSO4+2.5Fe2SO4+0.5KSO4+4H2O
両辺からダブっているH2Oを消して
KMnO4+5FeSO4→MnSO4+2.5Fe2SO4+0.5K2SO4
係数に小数が残るのは気持ち悪いので、両辺に2をかけます。
2KMnO4+10FeSO4→2MnSO4+5Fe2SO4+K2SO4

途中の計算が小数になると気づいた時点（※のところ）で
先に両辺を2倍してもいいですね。

回答No.1

pass-word

もっと効率的な方法があったと思いますが、
忘れてしまったので順々に説明します。

(1)過マンガンカリウムについて
「MnO4- →　MnO2」
と書けます。

Mnの酸化数は７価→４価となっているので
３e-を左辺に足し電荷をあわせます。
「MnO4- ＋　３e- →　MnO2 」

このままですと、酸素の数が合わないので
右辺にH２Oを２つ足し、酸素の数を合わせます。
「MnO4- + 3e- →　MnO2 ＋　2H2O」

次に、Hの数を合わせるため、左辺に4H+ を足します。
「MnO4- + 4H+　＋　3e- →　MnO2 ＋　2H2O」・・・（A）
これで過マンガン酸カリウムの式は出来上がりです。

(2)硫酸鉄
同様に式を作りますと
「Fe2+ →　Fe3+　＋　e-」・・・（B）

２つの式（A,B）が出来ましたら、
電荷（e-）を打ち消すために（B）式を３倍にします。
「３Fe2+ →　３Fe3+　＋　３e-」・・・（B）×３
「MnO4- + 4H+　＋　3e- →　MnO2 ＋　2H2O」・・・（A）

連立方程式のように足し合わせますと
「３Fe2+ + MnO4- + 4H+ →　3Fe3+ + MnO2 + 2H2O」・・・（C）
この式をK+とSO4^2-を使って化学式に直します。
右辺の3Fe3+（9価）に注目します。
こいつを二価のSO4^2-で中和するのです。
すると、9/2個のSO4^2-が必要なことが分かりますね。

分数になってしまうで、（C）式を2倍してあげます。
「6Fe2+ + 2MnO4- + 8H+ →　6Fe3+ + 2MnO2 + 4H2O」・・・（C）×2
すると、右辺の鉄6Fe3+は18価になり、
9個の硫酸イオンで中和でき、3Fe2(SO4）3と書けます。

右辺は出来たので左辺をあわせます。
すると、4H2SO4 と　6FeSO4 となり、10個の硫酸が消費されます。
右辺では9個の硫酸を使ったので、右辺にさらに一個の硫酸を足す必要があります。

すると
「6FeSO4 + 2MnO4- + 4H2SO4 →　3Fe2(SO4)3 + 2MnO2 + 4H2O ＋　SO4^2-」・・・（D）

あとは両辺に2K+を足し-を打ち消します。
「6FeSO4 + 2KMnO4 + 4H2SO4 →　3Fe2(SO4)3 + 2MnO2 + 4H2O ＋　K2SO4」・・・（出来上がり）

このように順々に考えていけば
おのずと両辺を2倍するわけも硫酸イオンを足す理由も
見えてくるはずです。
ではでは、勉強頑張ってくださいね。