化学反応式の数合わせ

質問

化学反応式で分からないところがあります。
（ ）に係数を入れて左辺と右辺の数を合わせなければいけない問いです。例えば
（１）ＣＨ４+（２）Ｏ２→（１）ＣＯ２+（２）Ｈ２Ｏ
のように入れれば良い数は理解できます。

( ）ＫＭnＯ4+( )Ｈ2ＳＯ+（ ）Ｈ2Ｏ2→（ ）Ｋ2ＳＯ4+( )ＭｎＳＯ4+( )Ｏ2+（ ）Ｈ2Ｏ
どんな、数が入るのか分かりません。
Ｋが左辺に２とあるので（２）ＫＭnＯ4、すると右辺のＭn
が２つになって（２）ＭｎＳＯ4・・・酸素はどうしたらよいのでしょうか。できたら、考え方も教えていただけると
嬉しいです。

回答No.6

rei00 · ベストアンサー

皆さんが回答されている半反応式を考えたり，方程式を考えるのがスタンダ－ドで間違いのない方法ですが，半反応式から求める事を考えてみます。

まづ，両辺で変化しているものだけを拾い出して下さい。この時に，H2O は後で数合わせに使いますので無視します。

例えば，K は両辺で K+ と変化していませんので除きます。Mn は左辺で MnO4(-), 右辺で Mn(2+) と変化していますので考えます。以下同様に考えると，係数を無視して次の式になります。

　　MnO4(-) + H2O2 → Mn(2+) + O2

ここで，左辺のそれぞれが右辺のどれに変わったかを考えるわけですが，Mn 等の金属イオンが１番考えやすいのでこれから考えます。すると明らかに，MnO4 は Mn に変わっています（MnO4- → Mn2+）。したがって，残りの H2O2 は O2 に変わったことになります（H2O2 → O2）。

この格式で，各元素の数を合わせます。必要なら H(+) と H2O を使います。すると，

　　MnO4(-) + 8H(+) → Mn(2+) + 4H2O
　　H2O2 → O2 + 2H(+)

それぞれの左右の電荷を e(-) を使って調製します。

　　MnO4(-) + 8H(+) + 5e(-) → Mn(2+) + 4H2O
　　H2O2 → O2 + 2H(+) + 2e(-)

これで半反応式が得られましたので，e(-) を消去します。

　　2MnO4(-) + 6H(+) + 5H2O2 → 2Mn(2+) + 5O2 + 8H2O

後は右辺の MnO4(-) を KMnO4 に，H(+) を H2SO4 にそれぞれ戻し，右辺のカチオンをアニオンと結合させると反応式が完成します。

　　2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 → K2SO4 + 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O

いかがでしょうか。こっちの方が分かり難かったかな。

回答No.5

kajuram

>でも、ちょっとa=2dやa=eがどう出てくるのか疑問が残っています。

aＫＭｎＯ4+bＨ2ＳＯ4+cＨ2Ｏ2→dＫ2ＳＯ4+eＭｎＳＯ4+fＯ2+gＨ2Ｏ
Ｋ原子の数を数えます。
　右辺は、a個のＫＭｎＯ4分子があるので、a個のＫ電子があります。
　左辺は、d個のＫ2ＳＯ4分子があるので、2d個のＫ原子があります。
　保存則が成り立っているので、a=2dとなります。
以下同様です。

酸化数については、
　右辺のＭｎは+7，Ｏは-1の酸化数です。よって、+7a-2cとなります。
　左辺はＭｎは+2，Ｏは0の酸化数です。よって、+2eとなります。
　これについても保存則が成り立っているので、7a-2c=2eとなります。

わかったでしょうか？？？

回答No.4

kajuram

それぞれの係数をa,b,c,d,e,f,gとおきます。
Ｋについて着目すると、
　　a=2d
Ｍｎについて着目すると、
　　a=e
Ｏについて着目すると、
　　4a+4b+2c=4d+4e+2f+g
のように、すべての原子について着目し、方程式をたてます。
変数７個に対して、原子種数が５個ですね。
ということで、方程式が５個できます。
この反応は、酸化・還元反応なので、ＭｎとＯ（Ｈ2Ｏ2の）の酸化数の
変化についての方程式をたてます。
　　7a-2c=2e
後は、a以外のすべての変数をaを用いて表すように解いて、係数が（互いに素な）
整数になるように、aを決めればよいです。

お礼

計算で出てくるんですか。考えもつきませんでした。
でも、ちょっとa=2dやa=eがどう出てくるのか疑問が残っています。
回答ありがとうございました。

回答No.3

udohn

NO.1の方がすでに答えられていて蛇足になるかもしれませんが・・・。
反応式の係数を求める場合、最後にＯで調整すればよいです。
先にＫ、Ｍｎ、Ｓを元にしてこれらが左右が同じになるようにします。
次にＨで合わせて、最後にＯで調整・確認です。

質問の式の通りにするとＯが合いません。NO.1の方が指摘されているように
Ｈ2ＳＯがＨ2ＳＯ4ですと、ぴったり合います。

ちなみに係数を最初から並べると、2、3、1、1、2、3、4です。

お礼

ありがとうございました。

回答No.2

inorganicchemist

酸化数が変化するものだけに注目して半反応式を書きます。

MnO4(-) + 5e(-) → Mn(2+) + 4O(2-)
H202 → O2 + 2H(+) + 2e(-)

連立方程式を解く要領でe(-)の項を消します。
つまりMnの式を両辺２倍、H2O2の式を５倍して辺々を足しあわせます
2MnO4(-) + 5H202 → 2Mn(2+) + 5O2 + 10H(+) + 8O(2-)
ここで両辺の電荷が等しい（今の場合2-）ことを確かめて、次のステップへ。
H(+)とO(2-)はくっつけちゃいます。陰イオンには陽イオン、陰イオンには
陽イオンを組み合わせます。今の場合はH(+)、SO4(2-)、K(+)です。
2KMnO4 + 5H202 → 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O
最後に足りないものを足します。
2KMnO4 + 5H202 + 3H2SO4→ 2MnSO4 + 5O2 + 8H2O + K2SO4

半反応式がいやなら、強引に連立方程式に持ち込みます。
(a)KMnO4 + (b)H202 + (c)H2SO4→ (d)MnSO4 + (e)O2 + (f)H2O + (g)K2SO4
Mn : a=d
K : a=2g
O : 4a + 2b + 4c = 4d + 2e + f + 4g
H : b + 2c = f
変数に対して式が足りませんが、解けます。

最後に慣れてきたら、yy303３が途中までやっているように感覚で解きます。
まず1KMnO4と決める（K、Mnいずれも両辺に一カ所しかないため。）
0.5K2SO4、1MnSO4が決まる。（少数になっても気にしない。）
1.5H2SO4が決まる。（SO4(2-)の数を合わせる。）
最後だけ連立方程式を使います。これまでに分かった係数を
整数になるようにして、
2KMnO4 + (a)H202 + 3H2SO4→ 2MnSO4 + (b)O2 + (c)H2O + K2SO4
H : 2a + 6=c
O : 2a=2b+c
できあがり。

お礼

化学反応式には色々な方法で係数を出すことができるんですね。半反応式や連立方程式。
私も早く慣れて後の解き方を使えるようになりたいです。
ありがとうございました。

回答No.1

debugon

これ、問題の「Ｈ2ＳＯ」って「Ｈ2ＳＯ4」（硫酸）の間違いでは。

あとは参考ＵＲＬを見てください。

参考URL：

http://www.melma.com/mag/31/m00003131/a00000068.html

お礼

参考ＵＲＬはとても詳しく載っていて興味深かったです。
「Ｈ2ＳＯ」は「Ｈ2ＳＯ4」ですね。自分でも教科書を見ました。すいません。