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第23回:酸化と還元⑤

前回、過マンガン酸滴定について説明しましたが、過マンガン酸滴定は、過マンガン酸カリウムが酸化剤なので還元剤の濃度しか測定することができません。

濃度未知の酸化剤の濃度を求めるには、還元剤であるヨウ化物イオンを用いた滴定を行います。

ヨウ素滴定の理論

ヨウ素滴定は一種の逆滴定です。酸化剤とヨウ化物イオンを反応させて、遊離したヨウ素を、デンプンを指示薬として還元剤のチオ硫酸ナトリウムで滴定することにより、酸化剤の物質量を測定します。

濃度未知の H2O2 水溶液の濃度を、この方法で求めることを考えてみましょう。まず、v mℓ、
χ mol/ℓ の H2O2 水溶液をビーカーに量り取り、ここに、過剰量の KI 水溶液を加えます。

KI 水溶液には還元剤として働くⅠが含まれていますから、H2O2 はⅠと次の①、②式のように反応してI2が生じます。このとき、小さなI2の結晶が生じるため、溶液は褐色ににごります。

半反応式
H2O2 + 2H+ + 2e 2H2O ・・・・ ① (酸化剤)
2Ⅰ 22e ・・・・ ② (還元剤)

濃度未知のH2O2水溶液→H2O2水溶液にKI水溶液を加えるとヨウ素が生じて褐色になる。

酸化剤の半反応式を見てみると、1mol の H2O2 は 2mol の e を受け取ります。また、1mol の I2 が生じる際には 2mol の e が放出されますね。したがって、1mol の H2O2 から 1mol の I2 が生じます。従って、反応したHO2と、生じたI2の物質量は同じになります。

反応した H2O2 = 発生した I2χ × v/1000 mol

次に、酸化剤である I2 の物質量を還元剤で滴定すれば、濃度未知の H2O2 水溶液に含まれる H2O2 の物質量を知ることができますね。滴定の還元剤にはチオ硫酸ナトリウム (Na2S2O3) 水溶液、指示薬にはデンプンを用います。

デンプンは I2 が存在するとヨウ素デンプン反応によって青紫色になります。Na2S2O3 水溶液による滴定の終点は、この青紫色が消えたときです。

デンプンを加えると、ヨウ素デンプン反応により、青紫色になる

この滴定における半反応式は次の2式です。

半反応式
22e 2Ⅰ ・・・・ ③
2S2O3 2- S4O6 2-2e ・・・・ ④

この反応式から、1mol の I2と 2mol の S2O32-が反応することが分かりますね。

滴定に用いた Na2S2O3 水溶液の濃度を c mol/ℓ、終点までの滴下量を v1 mℓ とすると、次の式が成立します。

反応した I2 : 反応した S2O32-χ × v/1000 mol : c × v1/1000 = 1:2

これをχについて解くと、2v/cv1 = mol/ℓ となり、最初の H2O2水溶液の濃度が分かりますね。

平野 晃康

平野 晃康

株式会社CMP代表取締役
私立大学医学部に入ろう.COM管理人
大学受験アナリスト・予備校講師

昭和53年生まれ、予備校講師歴13年、大学院生の頃から予備校講師として化学・数学を主体に教鞭を取る。名古屋セミナーグループ医進サクセス室長を経て、株式会社CMPを設立、医学部受験情報を配信するメディアサイト私立大学医学部に入ろう.COMを立ち上げる傍ら、朝日新聞社・大学通信・ルックデータ出版などのコラム寄稿・取材などを行う。

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