過マンガン酸カリウムー硫酸鉄（II）電池において、過マンガン酸カリウムと硫酸鉄（II）が反応するとき、どれだけの電気量（クーロン）が流れるのかを計算する問題です。反応が完全に進行し、効率が100％であることを前提に、必要な計算を行います。
化学反応式の確認
まず、過マンガン酸カリウム（KMnO₄）と硫酸鉄（II）（FeSO₄）が反応する反応式を確認します。この反応は次のように表されます。
2Fe²⁺ + MnO₄⁻ + 8H⁺ → 2Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O
この反応では、1モルの過マンガン酸カリウム（KMnO₄）が2モルの硫酸鉄（II）と反応します。反応式から、1モルの過マンガン酸カリウムが2モルの硫酸鉄（II）と反応することが分かります。
クーロン数の計算方法
反応によって流れる電気量は、反応に関与する電子の数とその反応に必要なモル数に基づいて計算できます。過マンガン酸カリウムの酸化還元反応において、MnO₄⁻は1モル当たり5モルの電子を供給します。したがって、1モルの過マンガン酸カリウムが反応する際に必要な電子の数は5モルです。
次に、クーロン数（電気量）は次の式で計算できます。
Q = n × F
ここで、Qはクーロン数、nは電子のモル数、Fはファラデー定数（約96485 C/mol）です。
計算の実行
過マンガン酸カリウム1モルが反応する際、5モルの電子が関与します。したがって、クーロン数は次のように計算できます。
Q = 5 mol × 96485 C/mol = 482425 C
したがって、過マンガン酸カリウム1モルと硫酸鉄（II）5モルが反応すると、482425 C（クーロン）の電気量が流れることになります。
まとめ
過マンガン酸カリウムー硫酸鉄（II）電池における反応で流れる電気量は、反応に関与する電子の数とファラデー定数を使って計算できます。反応式に基づき、過マンガン酸カリウム1モルと硫酸鉄（II）5モルが反応すると、482425クーロンの電気量が流れることが分かります。
コメント