河川や湖沼などの水質汚濁の一つに、工場排水や家庭雑排水に含まれる有機化合物がある。この 有機化合物の量は、化学的酸 (Chemical Oxygen Demand: COD) を指標として表すことが多い。 CODを求めるには、試料水に過マンガン酸カリウムなどの強い酸化剤を加え。 一定条件の元で反応させ て試料水中の有機化合物などを酸化させる。そのときに消費された。 試料水1Lあたりの酸化剤の量 を、酸化剤としての酸素の量 [mg]に換算して表す。 ある湖水から飲料水を採取し、COD を求めた。以 下にその操作を示す。 操作1 試料水 200mLをフラスコにとり、十分な量を加えて酸性にし、これにの硝酸銀水溶液 数滴を加えて振り混ぜ 操作2 これに500×10mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液100mLを加え、30分間加熱した。 加 熱後、フラスコ中の溶液は薄い赤色を示していた。 これより、試料中の有機化合物などを酸化 するのに十分な量の過マンガン酸カリウムが加えられ、未反応の過マンガン酸カリウムが残留し ていることがわかった。 操作3 1.25 x 102mol/Lのシュウ酸ナトリウム Na:CO 水溶液 10.0 mL を加え。 握り混ぜたこのと き、溶液の赤紫色が消えて無色となった。 操作4 この溶液の温度を約60℃とし, 5.00 10mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液で わずか に赤紫色がつくまで測定したところ1.10mL必要であった。 MnO4 + 8H+ + Se - Mn²+ + 4H:O 5:02 -2002 + 2e 4 問1 試料水に塩化物イオンが含まれている場合、下線部の操作により塩化銀Agの沈殿が生じる。 この操作を行わなかった場合、 得られる COD の値に差を生じる可能性があるが、それはなぜか。 1行以内で簡潔に答えなさい。 S 問2 硫酸酸性での過マンガン酸イオン MnOとシュウ酸イオン COとの反応をイオン反応式で表 しなさい。 問3 この試料水溶液中の有機物と反応した過マンガン酸イオンの物質量(mol]を求め、 有効数字2桁で 答えなさい。 【ヒント】 シュウ酸ナトリウムと反応した MnO4の量と、有機物と反応した MnO"の量の和が、 この実験で消費された MnO4の総量である。 また、操作で加えた硝酸銀水溶液は少量であるた め、この計算とこれ以降の計算では考慮しないものとしてよい。 問4 下線部 ①について, 5.00 10mol/Lの過マンガン酸カリウム水溶液100mL は, 酸素 O2の何mg に相当するか、有効数字2桁で答えなさい。 ただし、 分子量は02-32.0 とする。 【ヒント】 MnO4およびO2の酸化剤としての変化は、次のように表される。 MnO4 + 8H+ + O+4H++4e <-2H₂O Mn² +4HzO この2式を比較することで, MnO41molの消費は, O2の消費に換算すると何molになるかが わかる。