【解答・解説】酸化還元のモル計算 練習問題5問【高校化学】

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【前回の記事】酸化還元のモル計算・酸化還元滴定をわかりやすく解説
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前回の練習問題5問、解けましたか？この記事では全5問の解答と解説を丁寧に説明します。計算の流れを確認して、モル計算を完全マスターしましょう！

📋 解答一覧（まず答え合わせ）

問題1：0.100 mol/L
問題2：25.0 mL
問題3：0.090 mol/L
問題4：濃度：0.100 mol/L、質量パーセント濃度：約3.37%
問題5：11.2%

【モル計算の基本式（復習）】

酸化剤のmol数 × 1molあたりのe⁻数＝還元剤のmol数 × 1molあたりのe⁻数

・KMnO₄：1molあたり5molのe⁻を受け取る
・K₂Cr₂O₇：1molあたり6molのe⁻を受け取る
・(COOH)₂・H₂O₂（還元剤）・Fe²⁺×2：1molあたり2mol・2mol・1molのe⁻を渡す

問題 1 シュウ酸水溶液10.0 mLに希硫酸を加え、0.040 mol/LのKMnO₄水溶液10.0 mLで滴定した。シュウ酸水溶液の濃度を求めよ。

答え 0.100 mol/L

STEP 1：KMnO₄のmol数

0.040 mol/L × 10.0/1000 L ＝ 4.0 × 10⁻⁴ mol

STEP 2：e⁻のmol数が等しい関係

(COOH)₂のmol数を x mol とすると：
4.0 × 10⁻⁴ × 5 ＝ x × 2
x ＝ 4.0 × 10⁻⁴ × 5 ÷ 2 ＝ 1.0 × 10⁻³ mol

STEP 3：濃度を求める

濃度＝ 1.0 × 10⁻³ ÷ 10.0/1000 ＝ 0.100 mol/L

問題 2 0.10 mol/LのH₂O₂水溶液10.0 mLを希硫酸酸性にし、0.020 mol/LのKMnO₄水溶液で滴定した。KMnO₄水溶液は何mL必要か。

答え 25.0 mL

STEP 1：H₂O₂のmol数

0.10 mol/L × 10.0/1000 L ＝ 1.0 × 10⁻³ mol

STEP 2：e⁻のmol数が等しい関係

KMnO₄のmol数を y mol とすると：
y × 5 ＝ 1.0 × 10⁻³ × 2
y ＝ 1.0 × 10⁻³ × 2 ÷ 5 ＝ 4.0 × 10⁻⁴ mol

STEP 3：体積を求める

体積＝ 4.0 × 10⁻⁴ ÷ 0.020 ＝ 0.0250 L ＝ 25.0 mL

⚠️ この問題のポイント

この問題はKMnO₄の体積を求める問題です。「e⁻のmol数が等しい」関係式を立てて、KMnO₄のmol数を先に求め、そこから体積に変換しましょう。

問題 3 Fe²⁺を含む水溶液20.0 mLを0.025 mol/LのK₂Cr₂O₇水溶液12.0 mLで滴定した。Fe²⁺の濃度を求めよ。

答え 0.090 mol/L

STEP 1：K₂Cr₂O₇のmol数

0.025 mol/L × 12.0/1000 L ＝ 3.0 × 10⁻⁴ mol

STEP 2：e⁻のmol数が等しい関係

K₂Cr₂O₇：1molあたり6molのe⁻を受け取る
Fe²⁺：1molあたり1molのe⁻を渡す

Fe²⁺のmol数を x mol とすると：
3.0 × 10⁻⁴ × 6 ＝ x × 1
x ＝ 1.8 × 10⁻³ mol

STEP 3：濃度を求める

濃度＝ 1.8 × 10⁻³ ÷ 20.0/1000 ＝ 0.090 mol/L

問題 4 濃度不明のH₂O₂水溶液5.00 mLを0.0200 mol/LのKMnO₄水溶液25.0 mLで滴定した。H₂O₂の濃度と質量パーセント濃度を求めよ。（密度1.01 g/mL、H₂O₂分子量34）

答え濃度：0.100 mol/L　質量パーセント濃度：約3.37%

STEP 1：KMnO₄のmol数

0.0200 × 25.0/1000 ＝ 5.00 × 10⁻⁴ mol

STEP 2：H₂O₂のmol数を求める

H₂O₂のmol数を x mol とすると：
5.00 × 10⁻⁴ × 5 ＝ x × 2
x ＝ 1.25 × 10⁻³ mol

STEP 3：モル濃度を求める

濃度＝ 1.25 × 10⁻³ ÷ 5.00/1000 ＝ 0.100 mol/L

STEP 4：質量パーセント濃度を求める

溶液1 Lの質量＝ 1000 mL × 1.01 g/mL ＝ 1010 g
H₂O₂の質量＝ 0.100 mol/L × 1 L × 34 g/mol ＝ 3.40 g
質量パーセント濃度＝ 3.40 ÷ 1010 × 100 ＝ 約3.37%

問題 5 鉄鉱石1.00 gを溶かしてFe²⁺溶液を調製し、0.0200 mol/LのKMnO₄水溶液20.0 mLで滴定した。Feの質量パーセントを求めよ。（Fe原子量56）

答え約56%

STEP 1：KMnO₄のmol数

0.0200 × 20.0/1000 ＝ 4.00 × 10⁻⁴ mol

STEP 2：Fe²⁺のmol数を求める

Fe²⁺のmol数を x mol とすると：
4.00 × 10⁻⁴ × 5 ＝ x × 1
x ＝ 2.00 × 10⁻³ mol

STEP 3：Feの質量を求める

Fe²⁺のmol数＝ Feのmol数＝ 2.00 × 10⁻³ mol
Feの質量＝ 2.00 × 10⁻³ × 56 ＝ 0.112 g

STEP 4：質量パーセントを求める

質量パーセント＝ 0.112 ÷ 1.00 × 100 ＝ 11.2%

📝 この記事のまとめ

酸化還元のモル計算はe⁻のmol数が等しい関係式を立てる
KMnO₄×5＝還元剤のe⁻mol数、K₂Cr₂O₇×6＝還元剤のe⁻mol数
質量パーセント濃度は溶質の質量÷溶液の質量×100
鉱石分析ではイオンのmol数＝元素のmol数として計算する

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