共通テスト（理科） 過去問
令和5年度（2023年度）追・再試験
問22 (化学基礎（第1問） 問7)

MnO₄^－は、電子を受け取って還元されています。

電子を受け取る物質は、相手の物質から電子を奪って相手を酸化させるので、酸化剤としてはたらいていると言えます。

よって、この選択肢は適当です。

KMnO₄は、紫色の水溶液です。

今回、KMnO₄は反応すると、「MnO₄→Mn^2＋」と変化します。

Mn²はほぼ無色なので、KMnO₄がすべて反応している間は、消えた紫色が消えていきます。

しかし、KMnO₄を過剰に加えると。やがて（COOH）_２がなくなり、それ以上MnO₄^－が反応できなくなります。

すると未反応のMnO₄^－が水溶液中に残るため、紫色が消えずに残ります。

よって、この選択肢は適当です。

反応する物質量の比は、

KMnO₄：（COOH）₂＝2:5

でした。

1molのKMnO₄をすべて反応させるには、

1×5÷2＝2.5mol の（COOH）₂が必要です。

しかし、実際には（COOH）₂は1molしかありません。

そのため、（COOH）₂が先に無くなり、KMnO₄が残ります。

よって、この選択肢は不適当と言えます。

反応式から、

KMnO₄：CO₂=10CO₂

という物質量の関係があります。

したがって、KMnO₄：CO₂=2:10=1:5となります。

よって、0.001mol×5=0.005molのCO₂が生成します。

よって、この選択肢は適当と言えます。

MnO₄^-は還元されています。

したがって、正解です。

KMnO₄を（COOH）₂に対して過剰に加えると、反応しきれないKMnO₄が残ります。KMnO₄は、固体では黒紫色、水溶液では赤紫色を呈します。

したがって、正解です。

KMnO₄ 1 molに対して（COOH）₂ は2.5 mol必要です。同じ物質量では、（COOH）₂が足りません。

したがって、不正解です。

MnO₄^- 1 molに対してCO₂は5 mol発生します。すなわち、0.001 mol × 5 ＝ 0.005 molとなります。

したがって、正解です。

・酸化剤は電子e^-を受け取ります
・還元剤は電子e^-を放出します

提示されているMnO₄^-の半反応式を見ると左辺で電子e^-を受け取っているので
KMnO₄は(COOH)₂に対して酸化剤として働きます。
正しい文章です。

過マンガン酸カリウム水溶液は赤色の液体です。
シュウ酸と反応すると無色になりますが、過剰量添加すると
過マンガン酸カリウムが残るため、水溶液は赤色になります。
正しい文章です。
 

半反応式を合わせて酸化還元反応式を作ります。

・まず電子e^-の数をそろえ、2つの式を足し、電子e^-を打ち消します。
  (1)×2+(2)×5
  2MnO₄^-+16H⁺+10e^-+5(COOH)₂→2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂+10H⁺+10e^-
  2MnO₄^-+6H⁺+5(COOH)₂→2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂

・次に左辺のイオンの対になるイオンを加えて、イオンを消します。

  右辺にも同じものを足します。

  ※MnO₄^-の対イオンはK⁺、H⁺の対イオンはSO4^2-
  2MnO₄^-+2K⁺+6H⁺+3SO₄^2-+5(COOH)₂→2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂+2K⁺+3SO₄^2-
  2KMnO₄+3H₂SO₄+5(COOH)₂→2MnSO₄+8H₂O+10CO₂+K₂SO4★

これで、左辺が過マンガン酸カリウム、硫酸、シュウ酸という
問題文通りの酸化還元反応式★になりました。

★の式の係数よりKMnO₄:(COOH)₂=2mol:5molで反応することが分かります。
同じ物質量で反応させるとKMnO₄が残ります。
誤った文章です。
 

★の式の係数より2molのKMnO₄が反応すると10molのCO₂が発生します。
0.001molのKMnO₄を反応させると

10mol/2mol×0.001mol=0.005molのCO₂が発生します。
正しい文章です。