酸化還元滴定の演習問題とその解法を解説！

どうも、

今回の問題は酸化還元滴定、

の問題です。

酸化還元滴定は２パターンしか

無いと書きました。

今回は少しひねってあるけど、

量計算は絶対に出来る

はずだから頑張って

取り組んでみてください。

ヨウ素を含む市販うがい薬で清涼飲料水中のビタミンCの濃度をヨウ素液の酸化力を利用して滴定する実験を行った。（原子量H=1.00,C=12.0,O=16.0,I=127)

市販うがい薬のヨウ素濃度を求めるために、(a)ヨウ素(I2)とチオ硫酸ナトリウム(Na2S2O3)の反応を利用して（A)水溶液を指示薬として滴定した。その結果、0.010mol/Lチオ硫酸ナトリウム水溶液50mLに対して、滴定の終点までにうがい薬を10.0mL要した。このことから、うがい薬1mLあたり(B)mgのヨウ素が含まれている事が分かった。

うがい薬中のヨウ素濃度が決定できた事から、市販清涼飲料水中のビタミンC濃度を求めるために、(b)清涼飲料水を(A)水溶液を指示薬としてうがい薬で滴定した。その結果清涼飲料水10mLを蒸留水で100mLに希釈した溶液に対して、終点までのうがい薬を4.0mL要した。このことから、清涼飲料水100mL中に(C)mgのビタミンCが含まれている事が分かった。

(1)(A)に適切な物質名を記せ。

(2)下線部(a)の反応式は、下記の酸化還元反応式で示される。(B)の値を計算で求めよ。

(3)下線部(b)におけるビタミンCはI2により酸化されると下の式のように構造が変化する。ビタミンCとヨウ素の反応式を記せ。

(4)(C)の値を計算で求めよ。

まあまあ長い問題。

でもこれは説明文が長い

だけでたいした事は無い。

普通の酸化還元滴定問題

と特にかわらず解けるので

あなたも取り組んでみてほしい！

 早速ヨウ素デンプン滴定！

いきなりヨウ素デンプン滴定から

始まります。

①Na₂S₂O₃（チオ硫酸ナトリウム)aqによるI₂（うがい薬)aqの滴定

これの実験手順を図示してみます。

これは問１、２に該当します。

この滴定は酸化剤（O剤）にヨウ素(I₂)、

還元剤（R剤)にチオ硫酸ナトリウム(Na₂S₂O₃）を

用いた酸化還元滴定です。

もちろん指示薬として用いられるのは、

『デンプン』（問１）でヨウ素デンプン反応の

呈色を滴定の終点に用いている。

よく、この手の問題を解いている人や、

キッチリ勉強している人は気付いたかも

知れませんが、

この問題は、普通のパターンとは

酸化剤・還元剤の関係が

逆のパターンになっています。

よくあるヨウ素滴定は、

三角フラスコ（コニカルビーカー）にO剤である

ヨウ素溶液を入れ、ビュレットからR剤である

チオ硫酸ナトリウムを滴下して、

ヨウ素を滅ぼしてヨウ素デンプン反応を

消色させるのですが、

この滴定は三角フラスコにR剤のチオ硫酸

ナトリウムを入れ、O剤のヨウ素溶液をビュレットから

滴下しています。

チオ硫酸ナトリウムを滅ぼしてヨウ素が

残るようになり、沃素澱粉反応の青紫色が

呈するようになって滴定の終点を迎えるように

なっています。

I₂aq（うがい薬）のモル濃度の決定

再確認！

これが最重要定義だから、

作るべき量関係の式は、

『R剤が投げた電子のモル数』

＝

『O剤が捕った電子のモル数』さらに、mmolを使えるようにして行こう！

このNa₂S₂O₃aqによるI₂aq(うがい薬)

の滴定では、S₂O₃^2-が

還元剤、I₂が酸化剤になり、

半反応式は下記の式(1)(2)のようになります。

（R剤）2S₂O₃^2–→S₄O₆^2-+2e^–

モル比2:2=1:1

(O剤)I₂+2e^–→2I^–

I₂aq(うがい薬）のモル濃度を

C₁mol/Lとし、

『還元剤が出すe^–mmol=酸化剤が受け取るe^–mmol』

として(i)の式を立てます。

Na₂S₂O₃の物質量の等倍が

S₂O₃^2-の放出するe^–の物質量、

I₂の物質量の２倍がIの受け取るe^–の物質量

である事に留意して、(i)式を立てよう！

※mmol(e^–)/Lとなっていますがmmol(e^–）の間違いです。すみません。

∴C₁=0.025mol/L

とわかる。

I₂aq（うがい薬）のg(I₂)/L(溶液全体)で表される濃度の決定

C₁まで求まった！

これで酸化還元滴定の問題は終了！

でも実は、これでは終われない、

この問題で聞かれているのは、

g(I₂)/L(溶液全体)

ならば、単位を変換するしか無い！

単位変換といえば、

合法カンニングペーパーで

学んでください

ということで、I₂aq（うがい薬）のモル濃度を

変換して行きましょう。

このときI₂のモル質量が254g/molであること

に注意しておいてください。

このように合法カンニングペーパーで

分子分母別々に計算します！

今回分母はモル濃度と一緒なので、

変換不要！

分子のみmol→gに変換します！

6.4g/Lになります。

なので6.4mgとなります！

清涼飲料水＝ビタミンC(L-アスコルビン酸)aqによるI₂（うがい薬）aqの滴定

問３と問４に該当します！

清涼飲料水10mL中のビタミンCの含有量の決定

これも形を変えてきた

酸化還元滴定の問題！

もう一度重要なポイントを

確認しておきましょう！

再再確認！

これが最重要定義だから、

作るべき量関係の式は、

『R剤が投げた電子のモル数』

＝

『O剤が捕った電子のモル数』さらに、mmolを使えるようにして行こう！

さっきは言わずに勝手に書いたけど、

『この手の滴定実験の問題では、

実験の流れ絵を”図示”しましょう！

横着しないでください！』

清涼飲料水10mL中のVCの含有量をwmgとして

滴定過程を記すと、

下図のようになります。

（分からないものを文字でおくという

数学的観点は持っておいてください、

そして今回はgなので、

モル利用で速攻分子量で割るんだろうな〜

と思えたらあなたはいい感じに

身に付いて来ています！）


こういう流れ図をキッチリ書いてください。

さて本問は、VCの半反応式が

確定されていない。

与えられているのは下のVCの

酸化に伴うヒドロキシ基からカルボニル基への

構造変化だけである。

有機物中のヒドロキシ基が酸化されると

H原子が失われるが、

このHは実はH⁺とe^–となって

脱離する（覚えておいてください）ので

VCは２つのHが失われるので、

VCは2H⁺と2e^–が

出てゆくはずでVCのR剤歳手の半反応式は

下記の式（4)のようになる。


またO剤I₂

の半反応式は先ほどと同じ！

VCの含有量がwmgである事に留意して

VCの物質量の２倍が放出される

e^–の物質量、

I₂の物質量の２倍が

受け取るe^–の物質量

とし、

『還元剤が出すe^–mmol』

＝

『酸化剤が受け取るe^–mmol』

として立式します。

∴w＝１７.6mg

清涼飲料水100mL中のVCの含有量の決定

これだけでは終わらない。

今求めたのは、１０mL中のVCの

含有量17.6mgの100/10=10倍であるのは明らか！

よって17.6×10=176≒1.8×10²mg

となります。

結構基本的なものばかりで

実は簡単な問題ですが、

題材が身近じゃないというところに

惑わされないでください！

絶対に解けますので！

それではきっちり復習しておいてください！