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分析化学3 / 第 11 回

酸化還元滴定の電位曲線とヨードメトリー

氧化还原滴定的电位曲线与碘量法
分析化学3 🔑 難易度 ★★★ 📌 酸化還元滴定・当量点・指示薬・ヨードメトリー
📌 授業内小テスト / 式の確認 课堂小测 / 公式确认先生は最後に「来週、酸化還元滴定の部分だけ授業内小テスト」と予告した。特に、が試験対策の中心。式・係数は配布資料の空欄と照合すること。老师最后预告“下周只测氧化还原滴定部分”。重点是Fe²⁺/MnO₄⁻的1:5系数、当量点前/当量点该看哪个能斯特式,以及草酸、过氧化氢、碘量法半反应如何用电子数配平;公式和系数要和课件空栏核对。
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本講のポイント本课重点

Fe²⁺ を MnO₄⁻ で滴定する反応は 5Fe²⁺ + MnO₄⁻ + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂OFe²⁺被MnO₄⁻滴定的总反应是5Fe²⁺+MnO₄⁻+8H⁺→5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。
当量点前は MnO₄⁻ がほぼ残らないので、電位は Fe³⁺/Fe²⁺ のネルンスト式で考える。当量点前MnO₄⁻几乎不残留,所以用Fe³⁺/Fe²⁺电对的能斯特式看电位。
当量点では Fe 系と Mn 系の電位が一致する条件を使い、pH=1 では電位が約 1.31 V になる。当量点用Fe系和Mn系电位相等来求;pH=1时电位约1.31V。
MnO₄⁻ は赤紫色、Mn²⁺ はほぼ無色なので、過マンガン酸滴定は自己指示になる。MnO₄⁻呈紫红色、Mn²⁺近无色,所以过锰酸钾滴定可自指示。
酸化還元指示薬は Ox/Red の色が異なり、目で見える変色域はおよそ E°I ± 0.059/n氧化还原指示剂的氧化态/还原态颜色不同,可见变色域约为E°I±0.059/n。
ヨードメトリーは、まず I₂ を発生させ、次にチオ硫酸で I₂ を I⁻ に戻して定量する2段階法。碘量法先生成I₂,再用硫代硫酸根把I₂还原为I⁻来定量,是两步法。
❓ この回で答えたい問い / 这节要解决的问题
酸化還元滴定では、当量点の前後で電位と色はどう変わるのか?
氧化还原滴定中,当量点前后电位和颜色怎样变化?
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講義の流れ这节课老师一步步讲了什么

🟢 緑=重要 / 绿色=重点🔵 青=流れ / 蓝色=过程💬 灰=余談 / 灰色=老师的闲话枝节
① 開始:前回の滴定反応を思い出す
先生は前回の続きとして、過マンガン酸イオンで Fe²⁺ を酸化する反応を確認した。標準電極電位の比較から、MnO₄⁻ が Fe²⁺ を Fe³⁺ に酸化する方へ進む、と復習した。老师从上回继续,确认用高锰酸根氧化Fe²⁺的反应;通过比较标准电极电位说明反应会向MnO₄⁻氧化Fe²⁺的方向进行。
② 滴定率を定義する
Fe²⁺ 溶液に MnO₄⁻ を加える設定で、全濃度と体積から Fe と Mn の総濃度を置く。先生は「MnO₄⁻ 1 mol に Fe²⁺ 5 mol が必要」と繰り返し、滴定率は 5C_Mn/C_Fe の形で見る、と強調した。设定为向Fe²⁺溶液中滴加MnO₄⁻,用总浓度和体积表示Fe、Mn总浓度。老师反复强调1 mol MnO₄⁻需要5 mol Fe²⁺,滴定率要写成5C_Mn/C_Fe的形式。
③ 当量点前:Fe³⁺/Fe²⁺ だけを見る
当量点前は Fe²⁺ が過剰なので、加えた MnO₄⁻ はほぼすべて Mn²⁺ になる。したがって溶液の電位は、生成した Fe³⁺ と残った Fe²⁺ の比を使う Fe³⁺/Fe²⁺ のネルンスト式で表す。当量点前Fe²⁺过量,加入的MnO₄⁻几乎全变成Mn²⁺;所以电位用生成的Fe³⁺和剩余Fe²⁺之比,也就是Fe³⁺/Fe²⁺能斯特式表示。
④ 当量点:2つの電位が一致する
当量点では Fe²⁺ と MnO₄⁻ は大部分が Fe³⁺ と Mn²⁺ になるが、平衡を満たすため微量の Fe²⁺ と MnO₄⁻ も残る。ここで Fe 系の電位 = Mn 系の電位 と置き、両方のネルンスト式を連立して当量点電位を求める。当量点时Fe²⁺和MnO₄⁻大多变成Fe³⁺和Mn²⁺,但为了满足平衡仍有微量Fe²⁺和MnO₄⁻;此时令Fe系电位=Mn系电位,用两个能斯特式联立求当量点电位。
⑤ pH=1 の当量点電位
MnO₄⁻/Mn²⁺ の式には H⁺ が入るので、pH 項が電位を下げる。先生は E°(Fe³⁺/Fe²⁺)=0.77 V、E°(MnO₄⁻/Mn²⁺)≈1.51 V を代入し、pH=1 では 約1.31 V と計算した。MnO₄⁻/Mn²⁺的式子含H⁺,所以pH项会降低电位。老师代入Fe电对0.77V、Mn电对约1.51V,pH=1时得到约1.31V。
⑥ 指示薬:電位で色が変わる
滴定では終点を目で見る必要がある。酸化還元指示薬は、酸化体 I_O と還元体 I_R の色が異なり、両者の比が 10:1 または 1:10 になるあたりで色の変化が見えるため、変色域は E°I ± 0.059/n と説明した。滴定需要用肉眼判断终点。氧化还原指示剂的氧化态I_O和还原态I_R颜色不同,当比例约为10:1或1:10时能看出颜色变化,所以变色范围约为E°I±0.059/n。
⑦ MnO₄⁻ は自己指示になる
MnO₄⁻ は赤紫色、Mn²⁺ は無色に近い。Fe²⁺ が残っている間は加えた MnO₄⁻ がすぐ消えるが、当量点を過ぎると余った MnO₄⁻ によって淡いピンク色が残る。だから別の指示薬を入れなくてもよい。MnO₄⁻是紫红色,Mn²⁺近乎无色。Fe²⁺仍存在时加入的MnO₄⁻会马上消失;超过当量点后剩余MnO₄⁻留下淡粉色,所以不需要另加指示剂。
⑧ 例題:シュウ酸と過酸化水素
続いて、シュウ酸と過酸化水素を MnO₄⁻ で滴定する例へ。先生は「まず半反応式を書き、電子数を合わせて差し引く」と繰り返し、どちらも MnO₄⁻ を使うため終点は淡い赤紫色になると整理した。接着讲用MnO₄⁻滴定草酸和过氧化氢的例题。老师反复说先写半反应式,再配平电子数相加相消;由于都用MnO₄⁻,终点都是淡紫红色。
⑨ 最後:ヨードメトリーへ
最後はヨードメトリー。まず IO₃⁻ に過剰の I⁻ を加えて I₂ を発生させ、溶液が褐色になる。その後、チオ硫酸イオンで I₂ を I⁻ に戻し、褐色が消える点(デンプンを入れると青色の消失)を終点にする、と2段階で説明した。最后讲碘量法:先向IO₃⁻加入过量I⁻生成I₂,溶液变褐色;再用硫代硫酸根把I₂还原为I⁻,以褐色消失(加淀粉则蓝色消失)为终点。
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知識マップ知识图谱(先看这张抓全局)

酸化還元滴定氧化还原滴定
Fe²⁺/MnO₄⁻Fe²⁺/MnO₄⁻
反応比 5:1反应比5:1
滴定率 5C_Mn/C_Fe滴定率
当量点前は Fe³⁺/Fe²⁺当量点前看Fe电对
当量点電位当量点电位
Fe 系と Mn 系の電位一致两电对电位相等
Mn 式は pH 依存Mn式依赖pH
pH=1 で約1.31 VpH=1约1.31V
終点の見方终点判断
酸化還元指示薬氧化还原指示剂
変色域 E°I ±0.059/n变色范围
MnO₄⁻ は自己指示高锰酸根自指示
代表例代表例
シュウ酸滴定草酸滴定
過酸化水素滴定过氧化氢滴定
ヨードメトリー碘量法
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滴定曲線を読む手順逻辑链:怎么读滴定曲线

① まず全反応の係数を見る
MnO₄⁻ 1 に対して Fe²⁺ 5。先看总反应系数:1个MnO₄⁻对应5个Fe²⁺。
② 当量点前か後かを分ける
過剰な成分が何かで、残る化学種が変わる。先分当量点前后,过量成分不同,残留物种不同。
③ 当量点前は Fe の式
MnO₄⁻ はほぼ残らず、Fe³⁺/Fe²⁺ 比で電位が決まる。当量点前几乎无MnO₄⁻残留,电位由Fe³⁺/Fe²⁺比决定。
④ 当量点は2式を一致させる
Fe 系と Mn 系のネルンスト式を同じ E と置く。当量点令Fe系和Mn系能斯特式的E相等。
⑤ 終点は色で確認する
MnO₄⁻ なら淡いピンク色、ヨードメトリーなら I₂/デンプンの色。终点靠颜色:高锰酸根为淡粉色,碘量法看I₂/淀粉颜色。
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解説详细讲解

Fe²⁺ を MnO₄⁻ で滴定する基本反応 Fe²⁺被高锰酸根滴定

5Fe²⁺ + MnO₄⁻ + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O

MnO₄⁻/Mn²⁺ は 5 電子反応、Fe³⁺/Fe²⁺ は 1 電子反応なので、Fe²⁺ を 5 倍して電子数を合わせる。したがって、滴定率を作るときも MnO₄⁻ の量に 5 を掛ける必要がある。Mn电对是5电子反应,Fe电对是1电子反应,所以Fe²⁺要乘5;定义滴定率时也要把MnO₄⁻的量乘5。

当量点前:Fe³⁺/Fe²⁺ のネルンスト式 当量点前

当量点前は Fe²⁺ が過剰で、加えた MnO₄⁻ はほぼすべて Mn²⁺ に還元される。溶液中の電位は Fe³⁺/Fe²⁺ の比で決まり、概念的には E = E°Fe + 0.059 log([Fe³⁺]/[Fe²⁺]) と見ればよい。滴定率で書くと、生成した Fe³⁺ と残った Fe²⁺ の比を入れる。当量点前Fe²⁺过量,加入的MnO₄⁻几乎全变成Mn²⁺;电位由Fe³⁺/Fe²⁺浓度比决定,可理解为E=E°Fe+0.059log([Fe³⁺]/[Fe²⁺])。

当量点:2つの電極電位を等しくする 当量点

当量点では主成分は Fe³⁺ と Mn²⁺ だが、平衡のために Fe²⁺ と MnO₄⁻ も微量に存在する。したがって、Fe³⁺/Fe²⁺ の電位MnO₄⁻/Mn²⁺ の電位が同じになる条件を使う。酸性条件では MnO₄⁻ の式に H⁺ が入るため、pH=1 では当量点電位が約 1.31 V になる。当量点主成分是Fe³⁺和Mn²⁺,但平衡下仍有微量Fe²⁺和MnO₄⁻;所以令两个电对的电位相等。酸性条件下Mn式含H⁺,pH=1时当量点电位约1.31V。

指示薬と変色域 指示剂与变色范围

I_O + ne⁻ ⇄ I_R

酸化体と還元体の色が異なる指示薬では、片方がもう片方の約 10 倍になると色の変化を目で確認できる。したがって変色域はおよそ E = E°I ± 0.059/n。考え方は酸塩基滴定の指示薬と同じで、違うのは pH ではなく電位で色が変わる点である。氧化态和还原态颜色不同的指示剂,当一方约为另一方10倍时能肉眼辨认颜色变化,因此变色范围约为E°I±0.059/n。思路类似酸碱指示剂,只是由电位而非pH控制。

過マンガン酸滴定の例 高锰酸钾滴定例题

対象 / 对象全反応 / 总反应終点 / 终点
シュウ酸 H₂C₂O₄5H₂C₂O₄ + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ → 10CO₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O淡い赤紫色淡紫红色
過酸化水素 H₂O₂5H₂O₂ + 2MnO₄⁻ + 6H⁺ → 5O₂ + 2Mn²⁺ + 8H₂O淡い赤紫色淡紫红色

先生はどちらも「半反応式を書く→電子数を合わせる→足して消す」という手順で導いた。係数や H⁺/H₂O の数は、配布資料の空欄で再確認する。老师都按“写半反应→配平电子数→相加相消”的步骤推导;系数和H⁺/H₂O数量建议对照课件空栏复核。

ヨードメトリー(二段階) 碘量法

IO₃⁻ + 5I⁻ + 6H⁺ → 3I₂ + 3H₂O I₂ + 2S₂O₃²⁻ → 2I⁻ + S₄O₆²⁻

測りたい酸化剤を過剰の I⁻ と反応させ、まず I₂ を発生させる。I₂ は褐色なので発生が分かる。次にチオ硫酸イオンで I₂ を I⁻ に戻し、褐色が消える点を終点にする。デンプンを入れると I₂ で青色になり、その青色が消えるので終点がより見やすい。先让待测氧化剂与过量I⁻反应生成I₂,I₂呈褐色;再用硫代硫酸根把I₂还原成I⁻,以褐色消失为终点。加入淀粉后会显蓝色,蓝色消失更容易判断终点。

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つまずきポイント容易错的地方

❌ MnO₄⁻ と Fe²⁺ を 1:1 で考える
✅ 電子数を合わせるので MnO₄⁻:Fe²⁺ = 1:5
误:把MnO₄⁻和Fe²⁺当1:1。正:按电子数配平,是1:5。
❌ 当量点前も MnO₄⁻/Mn²⁺ の式で考える
✅ 当量点前は MnO₄⁻ がほぼ残らないので Fe³⁺/Fe²⁺ を見る
误:当量点前看Mn电对。正:MnO₄⁻几乎不残留,应看Fe³⁺/Fe²⁺。
❌ 過マンガン酸滴定に必ず別指示薬を入れる
✅ MnO₄⁻ 自身が赤紫色なので 自己指示薬になる
误:一定要另加指示剂。正:MnO₄⁻自身有颜色,可自指示。
❌ ヨードメトリーは I₂ を直接最初から滴定するだけ
✅ まず I⁻ から I₂ を発生させ、次にチオ硫酸で戻す二段階
误:碘量法只是直接滴定I₂。正:先生成I₂,再用硫代硫酸根滴定。

基礎問題基础理解题(这些懂了就过关)

基礎Fe²⁺ と MnO₄⁻ の酸化還元滴定の全反応式は?Fe²⁺与MnO₄⁻氧化还原滴定的总反应式?
5Fe²⁺ + MnO₄⁻ + 8H⁺ → 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O5Fe²⁺+MnO₄⁻+8H⁺→5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。
基礎当量点前の電位は主にどの電対で決まるか?当量点前电位主要由哪个电对决定?
Fe³⁺/Fe²⁺。MnO₄⁻ は Fe²⁺ によってほぼ Mn²⁺ へ還元されるため。Fe³⁺/Fe²⁺;因为MnO₄⁻几乎都被Fe²⁺还原成Mn²⁺。
基礎pH=1 の Fe²⁺/MnO₄⁻ 滴定の当量点電位はおよそいくつか?pH=1时Fe²⁺/MnO₄⁻滴定的当量点电位约多少?
講義では約 1.31 V と計算した。课堂上计算约1.31V。
基礎過マンガン酸イオンを使う滴定で終点はどう見えるか?用高锰酸根滴定时终点如何看?
当量点後に余った MnO₄⁻ により、淡いピンク〜赤紫色が残る。当量点后剩余MnO₄⁻使溶液留下淡粉到紫红色。
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発展問題进阶题

発展酸化還元指示薬の変色域はどう表せるか?氧化还原指示剂变色范围如何表示?
酸化体と還元体の濃度比が 10:1 または 1:10 になる範囲として、およそ E°I ± 0.059/n当氧化态/还原态比例约为10:1或1:10时可见,约为E°I±0.059/n。
発展シュウ酸を MnO₄⁻ で滴定するとき、なぜ半反応を先に書く必要があるか?用MnO₄⁻滴定草酸时,为何要先写半反应?
酸化される側と還元される側で電子数が異なるため。半反応を書き、電子数を最小公倍数でそろえないと、全反応の係数を正しく出せない。因为氧化侧和还原侧电子数不同;不先写半反应并配平电子数,就无法得到正确总反应系数。
発展ヨードメトリーでデンプンを加える意味は?碘量法中加入淀粉的意义?
I₂ とデンプンで青色を示すため、I₂ がチオ硫酸で消費される終点を、褐色の消失より鋭く確認できる。I₂与淀粉呈蓝色;I₂被硫代硫酸根消耗时蓝色消失,比只看褐色消失更清楚。
発展当量点で Fe 系と Mn 系の両方を使う理由は?为什么当量点要同时用Fe系和Mn系?
当量点では主生成物が多い一方、平衡により Fe²⁺ と MnO₄⁻ も微量存在する。溶液の電位は一つなので、両電対のネルンスト式が同じ E を与える条件を使う。当量点主产物虽多,但平衡下Fe²⁺和MnO₄⁻也微量存在;溶液电位只有一个,所以两个电对的能斯特式应给出同一个E。
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このノートについて来源与完整度

元データ / 来源
講義録音ベース以课堂录音为主
信頼度 / 可信度
カバー範囲 / 覆盖范围
第11回録音で扱った Fe²⁺/MnO₄⁻ 滴定曲線、当量点電位、酸化還元指示薬、過マンガン酸滴定の例、ヨードメトリーを整理。整理第11回录音中实际讲到的 Fe²⁺/MnO₄⁻ 滴定曲线、当量点电位、氧化还原指示剂、过锰酸钾滴定例题和碘量法。
未確認 / 不完全
配布資料「第11回_空欄有_分析III_2026.pdf」も参照対象だが、空欄・図表・数値の細部は授業資料で再確認推奨。已把第11回空栏课件列为参考来源;空栏、图表和数值细节建议回看课件确认。
参照ファイル / 参考文件Lecture_txt/分析化学 11 2026-06-18 12_18_24.txt / 立命館2026春_資料/分析化学III(30560)/分析化学III(30560) - 第11回_空欄有_分析III_2026.pdf
📝 数値・式・図表は講義スライドを正とします。既定は日本語のみ表示。
默认纯日文;需要中文时点右下角「中文を表示」。重要数值请以讲义为准。
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