答 元の問題へ
問1
(i)の答 0.833 (有効数字3桁)
どんな気体でも室温と室圧で 24 dm3 を占める。そこで (24 dm3 of O2) ： (10 dm3 of O2) のモル比は
1 ： X = 24 ： 10
である。それゆえ,
X = 10/24 = 0.417 mol (有効数字3桁)
ここで, X は測定される酸素の物質量である。
H2O2 が分解される次の式
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g),
を考慮すると, モル比 H2O2 ： O2 は 2 ： 1 である。したがって, 必要とする H2O2 の物質量 n(H2O2) は
n(H2O2) = 2X = 2×0.417 = 0.833 mol (有効数字3桁)
Q1
Answer of (i) 0.833 (3 sig. figs)
1 mole of any gas occupies a volume of 24 dm3 at room temperature and pressure. So, the mole ratio (24 dm3 of O2) ： (10 dm3 of O2) is
1 ： X = 24 ： 10
Therefore,
X = 10/24 = 0.417 mol (3 sig. figs),
where X is the amount in moles of oxygen gas measured.
Consider H2O2 decomposed according to the equation ：
2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g),
and then the mole ratio H2O2 ： O2 is 2 ： 1.
Accordingly, the amount in moles of H2O2 required, n(H2O2), is
n(H2O2) = 2X = 2×0.417 = 0.833 mol (3 sig. figs)
(ii)の答 30.0 cm3 (有効数字3桁)
問1(i) で計算されたモル数 0.833 mol は 1 dm3 の H2O2 水溶液の中に存在する。そこで, そのモル濃度 M(H2O2) は
M(H2O2) = 0.833 mol/dm3
= 0.833 mol/(103 cm3)
= 8.33×10-4 mol/cm3
この上の水溶液 V cm3 中に含まれる H2O2 の物質量 n(H2O2) は
n(H2O2) = 8.33V×10-4 mol
いま, n(H2O2) に対して次の式が, 250 cm3 の うすめた 0.100 mol/dm3 溶液をつくることで, 成立する ：
n(H2O2) = (250 cm3)×(0.100 mol)/(103 cm3)
= 25.0×10-3 mol = 2.50×10-2 mol
よって,
8.33V×10-4 mol = 2.50×10-2 mol
かくして,
V = 30.0 cm3 (有効数字3桁)
Answer of (ii) 30.0 cm3 (3 sig. figs)
The number of moles calculated in Q1(i) is presented in 1 dm3 of H2O2 solution. So, the molar concentration of H2O2, M(H2O2) is
M(H2O2) = 0.833 mol/dm3
= 0.833 mol/(103 cm3)
= 8.33×10-4 mol/cm3
The amount in moles of H2O2, n(H2O2), involved in V cm3 of this solution avove is
n(H2O2) = 8.33V×10-4 mol
Now, the following equation for n(H2O2) is formed to make 250 cm3 of the dilute solution in 0.100 mol/dm3 ：
n(H2O2) = (250 cm3)×(0.100 mol)/(103 cm3)
= 25.0×10-3 mol = 2.50×10-2 mol
Therefore,
8.33V×10-4 mol = 2.50×10-2 mol
Thus,
V = 30.0 cm3 (3 sig. figs)
問2の答 0.632 g
0.020 mol/dm3 KMnO4 の溶液 200 cm3 における物質量は
KMnO4 の物質量 = (200 cm3)×(0.020 mol/dm3)
= (200 cm3)×(0.020×10-3 mol/cm3)
= 4.00×10-3 mol.
KMnO4 の式量 (すなわちその相対質量), Mr, は次のように計算される ：
Mr = 1×39.1 + 1×54.9 + 4×16.0 = 158 g/mol,
それゆえ, 必要とする KMnO4 の質量は
KMnO4 の質量 = (4.00×10-3 mol)×(158 g/mol) = 0.632 g
Answer of Q2 0.632 g
The amount in moles of 0.020 mol/dm3 KMnO4 in 200 cm3 of the solution is
Amount in moles of KMnO4 = (200 cm3)×(0.020 mol/dm3)
= (200 cm3)×(0.020×10-3 mol/cm3)
= 4.00×10-3 mol.
The equation weight of KMnO4 (i.e. the relative mass), Mr, is calculated as follows ：
Mr = 1×39.1 + 1×54.9 + 4×16.0 = 158 g/mol,
therefore, the mass of KMnO4 required is
Mass of KMnO4 = (4.00×10-3 mol)×(158 g/mol) = 0.632 g
問3
(i)の答 8.00×10-4
KMnO4 の物質量 n(KMnO4) は次のようにして計算される ：
n(KMnO4) = (40.0 cm3)×(0.020 mol/dm3)
= (40.0 cm3)×(0.020×10-3 mol/cm3)
= 8.00×10-4 mol
Q3
Answer of (i) 8.00×10-4
The amount in moles of KMnO4, n(KMnO4), is calculated as follows ：
n(KMnO4) = (40.0 cm3)×(0.020 mol/dm3)
= (40.0 cm3)×(0.020×10-3 mol/cm3)
= 8.00×10-4 mol
(ii)の答 2.00×10-3
H2O2 の物質量 n(H2O2) は次のようにして計算される ：
n(H2O2) = (20.0 cm3)×(0.100 mol/dm3)
= (20.0 cm3)×(0.100×10-3 mol/cm3)
= 2.00×10-3 mol
Answer of (ii) 2.00×10-3
The amount in moles of H2O2, n(H2O2), is calculated as follows ：
n(H2O2) = (20.0 cm3)×(0.100 mol/dm3)
= (20.0 cm3)×(0.100×10-3 mol/cm3)
= 2.00×10-3 mol
(iii)の答 2.5
問3(i)と(ii)の答においてのモル数のモル比 KMnO4 ： H2O2 は
KMnO4 ： H2O2 = (8.00×10-4 mol) ： (2.00×10-3 mol)
= 1 ： (2.00×10-3 mol)/(8.00×10-4 mol)
= 1 ： 2.5,
それゆえ, 1 mol の KMnO4 は 2.5 mol の H2O2 と反応する。
Answer of (iii) 2.5
The mole ratio of number of moles KMnO4 ： H2O2 in the answers of Q3(i) and (ii) is
KMnO4 ： H2O2 = (8.00×10-4 mol) ： (2.00×10-3 mol)
= 1 ： (2.00×10-3 mol)/(8.00×10-4 mol)
= 1 ： 2.5,
therefore, 1 mol of KMnO4 reacts with 2.5 mol of H2O2.
(iv)の答
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2
問3(iii)において 1 mol の KMnO4 が 2.5 mol の H2O2 と反応する。そこで, その反応でのバランスされた式は次のようになる ：
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2
Answer of (iv)
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2
1 mol of KMnO4 reacts with 2.5 mol of H2O2 in Q3(iii). So, the balanced equation for the reaction is as follows ：
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O + 5O2
問4
(i)の答 Mn2+ および K+
Answer of (i) Mn2+ および K+
(ii)の答 水酸化マグネシウム(II) または Mn(OH)2
水溶液に存在するカチオン Mn2+ は, 次の式のように, 希薄水酸化ナトリウムと反応して水酸化マンガン(II) を生成する ：
Mn2+(aq) + 2OH-(aq) → Mn(OH)2(s)
Answer of (ii) Manganese(II) hydroxide or Mn(OH)2
The cations present in this aqueous solution, Mn2+, react with dilute sodium hydroxide to produce manganese(II) hydroxide
according to the following equation ：
Mn2+(aq) + 2OH-(aq) → Mn(OH)2(s)