質問: ヨウ素滴定の規定度 あるヨウ素酸カリウム溶液40mlを硫酸で酸性とした後、充分量のヨウ化カリウムを加え、遊離したヨウ素を滴定するのに0.2nのチオ硫酸ナトリウム溶液が60ml必要であった。 a)ヨウ素酸カリウム溶液のモル濃度はいくらか? b)ヨウ素酸カリウム溶液の規定度はいくらか? 反応式わかっていますがそこから進みません(><)
回答: 規定度で行き詰っているようですね。 規定度は滴定を意識した濃度です。中和滴定、酸化・還元滴定です。酸・塩基反応一般や、酸化・還元反応一般に当てはめようとすると混乱してしまって意味を持たなくなる場合があります。現在は規定度は使わないようになりました。 使うときには注意が要ります。場面を限ると便利な単位です。 規定度はこの問題のb)で出てきていますが問題の筋立てがおかしいです。問題を作った人が規定度の意味が分かってないように思います。ここで出てきた濃度決定の標準操作は多分以前は規定度を使って表されていただろうと思います。その規定度をついでに問うてみたというだけのお添えものの問題になっています。 規定度を使う立場であれば問題はb),a)の順番になります。 中和の場合も、酸化・還元の場合も同じです。 規定度は当量(相当量=相等量=equivalent)を使った濃度です。溶液1l中に1当量含まれていれば1規定(1n)です。この当量が使える場面(使うことの出来る反応と出来ない反応があります)でしたら 酸の1当量と塩基の1当量は中和します。 酸化剤の1当量と還元剤の1当量はちょうど反応します。 この問題では 0.2nのチオ硫酸ナトリウム60mlと与えられていますから 0.2×0.060当量です。これはヨウ素酸カリウムの当量と等しくなります。ヨウ素酸カリウムの濃度をa規定とすると a×0.040=0.2×0.060、a=0.3nです。これがb)の答えです。 a)を求めるためにはチオ硫酸ナトリウム1モル=n当量のnを求める必要があります。これは反応によって異なります。 今の場合、チオ硫酸ナトリウムとヨウ素酸カリウムの関係ですから#1のお礼にある2つの式から直接反応に対応する式を求めます。 イオン反応式で書くと io3^-+6s2o3^2-+6h^+ →i^-+3s2o6^2-+3h2o です。 半反応式は io3^-+6h^++6e^-→i^-+3h2o 2s2o3^2-→s4o6^2-+2e^- (s2o3^2-→(1/2)s4o6^2-+e^-) になります。 放出する電子、または受け入れる電子1モルあたりの酸化剤、還元剤の量が1当量です。io3^-は電子6つを出しますから1モル=6当量です。s2o3^2-は電子1つを出していますから1モル=1当量です。 a)の答え kio3の濃度 0.3n=0.3/6mol/l=0.05mol/l (1)酸化・還元の半反応式が異なれば当量は異なってきます。酸性条件でのkmno4と中性、アルカリ性条件でのkmno4は反応が異なります。当量も異なる事になります。 この問題でも kio3+5ki+3h2so4→3i2+3h2o+3k2so4 を考えると当量が異なってきます。 初めに当量は混乱する場合があると書いたのはこのことです。 (#1のお礼にある式は kio3+6ki+3h2so4→3i2+ki+3h2o+3k2so4 です。これは io3^-+6h^++6e^-→i^-+3h2o 2i^-→i2+2e^- になるということを主張したいという式です。kio31モルは6当量であるということが成り立っているという主張です。でもこういう問題を考える時には反応機構の本当のところまでは分からないのですから辻褄合わせでしかありません。私がa)を解いた時にはkiが間に入っているのにもかかわらず直接反応を仮定して考えています。これも形式的ですね。) (2)酸・塩基の中和反応の場合は放出するh+が1モル、またはoh-が1モルに対応する量が1当量です。 1当量の酸と1当量の塩基は中和します。 1当量の塩酸と1当量の硫酸は同じ働きです。塩酸と硫酸が合わせて1当量あれば水酸化ナトリウムは1当量で中和します。合わせて1モルある場合は水酸化ナトリウムの量が決まりません。 naohと二価の酸の反応では 2naoh+h2a→na2a+2h2o を想定して当量を考えています。 naoh+h2a→naha+h2o の反応を考えるのであれば初めの当量の値を使うことは出来ません。