COD測定って何？薬科大学、薬学部を受ける方は必見！
酸化還元の滴定に関する分野で登場するCOD測定とは何か知っていますか？
COD測定は水質検査に関する問題で、教科書や参考書では取り上げられないことが多いですが、90年代以降よく出題されるようになりました。
90年代以降、東京大学、早稲田大学、慶應義塾大学、北海道大学、お茶の水大学、明治大学、上智大学、香川大学、青山学院大学などなど
難関大学で出題されています。
特に薬科大学、薬学部を受ける方は、きちんとおさえた方がいいでしょう。
2013年では大阪薬科大学、神戸薬科大学などで出題されています。
では、
COD(化学的酸素要求量 Chemical Oxygen Demand)とは、なんなのか解説したいと思います。
CODは簡単に言うと、河川や湖沼の水がどのくらい汚染されているかを表す一つの数値です。
その汚染具合をどう評価するのか？
試料水(例えば、川の水)に含まれている有機物の量を測定します。
その結果…
有機物の量が多いほど汚染されていると評価できる！
なぜ？
河川や湖沼の汚染の主な原因は、家庭排水等による有機物で、有機物が多いと酸素がその有機物を酸化するために消費されてしまう。
その結果、酸素が必要な水中の生物(微生物、水生植物、魚類等)が生息できなくなるからです。
もう少しCODを厳密に解説すると……
CODとは、試料水中の有機化合物を過マンガン酸カリウムKMnO4のような酸化剤で酸化分解したときに使われる酸化剤の消費量を、酸素を酸化剤として用いた場合の酸素の量[mg/L]に換算した値です。つまり、CODの単位は試料水1L当たりの酸素消費量[mg]で表されます。
有機物は還元剤(←ココポイント！)です。よって、直接、酸化剤である酸素で酸化すればいいんじゃない？
しかし…
① 酸素は気体なので、液体のように滴定できない。(逆滴定する方法はある。)
② 当量点で色が変化しない。
③ めちゃくちゃ弱い酸化剤。
なので、酸化剤として使えないのです!!
そこで！
① 液体である。
② 当量点で色が変化する。
③ 強い酸化剤である。
→ これらをすべて満たす万能選手！過マンガン酸カリウムを用います。
入試で登場するのは、ほとんどが過マンガン酸カリウムですが、まれにニクロム酸カリウムK2Cr2O7などが用いられることもあります。
では、用いた過マンガン酸カリウムをどうやって、酸素の量に換算するか？
1molの過マンガン酸カリウムは、下記の半反応式より
5molのe－を受け取ります。
MnO4－ ＋ 8H＋ ＋ 5e－ → Mn2＋ ＋ 4H2O
一方、1molの酸素は、下記の半反応式より
4molのe－を受け取ります。
O2 ＋ 4H＋ ＋ 4e－ → 2H2O
よって、
1molの過マンガン酸カリウムは、5/4molの酸素に相当します。
最後は…
酸素の物質量を試料水1Lあたりのmg数に換算すればOKです。
いかがでしょうか？
おそらく、なんとなくはわかったけど…
という感じだと思います。
これらを確実に理解するには、過去問題を解きながら身につけることが早道です。
COD測定に関する問題 完全攻略チャート＆過去問題解説集では、COD測定の解法を色や図を使うなど、かみ砕いてわかりやすく解説しています。
□収録出題校
香川大学(2013年)、奈良県立大学(2013年)、大阪薬科大学(2013年)、神戸薬科大学(2013年)、東京理科大学(2010年)、岐阜大学(2009年)
これ以上わかりやすく丁寧に解説したチャート＆過去問題解説集は他にはどこにもありません。
問題のみはココでみれます。
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基本・標準問題を数問解いて、わかった気になっているのが一番危険！
受験生の皆さん、暑い日が続きますが、
勉強の方は、はかどっていますか？
何度もこのサイトで力説していますが、
化学の受験対策で最も効果的な方法は、「自分が志望する大学とその大学と同等レベルの大学の過去問題を数多く繰り返し解くこと」です。
例えば、学校の授業で「浸透圧」の分野を勉強したとします。
そうしたらまずは、学校で与えられている問題集の基本・標準問題を解き、解法の概要・流れを徹底的に頭に叩き込みます。
次は、ココがポイント！
自分が志望する大学とその大学と同等レベルの大学の過去問題から「浸透圧」の分野の問題を探し出し、数多く解きます。
このとき、実際の入試問題と同様に時間をはかって解くとよいでしょう。
はっきり言って、これが最も効率がよく、確実に力がつく方法です！
基本・標準問題をたった数問解いて、わかった気になっているのが一番危険なのです！
「化学は得意さ！」と自信満々で、実際の入試問題を解こうとしたら、
「えっ… あれっ… 解けない……」
と冷や汗をかいた経験はありませんか？
市販されている参考書や問題集に載っている問題は、基本・標準レベルがほとんどなので、実際に出題されている入試問題とのレベルがかけはなれていることがあったりします。
さらに、入試問題の内容も年々進化し、多種多様化しています。
そりゃそうでしょう。
問題作成者は、過去と同じような問題をただ数値をかえて出すわけにはいきません。
なので、
問題集に載っている古～い過去問題を2・3問解いただけでは、太刀打ちできないのです！
とにかく、過去問題をいっぱい解いてください！
しか～し！！！！！
受験生は、分野ごとに、自分が志望する大学とその大学と同等レベルの大学の過去問題
を数多く解くことは、時間、手間暇、金銭の問題などから難しいでしょう。
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二段滴定・逆滴定に関する問題 完全攻略チャート＆過去問解説集
お待たせしました！
『二段滴定・逆滴定に関する問題 完全攻略チャート＆過去問解説集』
がやっと完成しました。
二段滴定・逆滴定の問題は受験生が最も苦手とする分野の１つでしょう。
特に、二段滴定となると正答率がかなり落ちてしまいます。
その主な理由として、次の３つが挙げられます。
① 二段滴定とは何かがわかっていない。
② 二段滴定で出題される水溶液がほぼ３つに限られることがわかっていない。
③ ３つの水溶液の二段階の反応式と量的関係が書けない。
二段滴定は、この３つがしっかり頭に入っていれば、さほど難しくはありません。
二段滴定の反応式は…ほとんどの参考書には載っていませんが、「あること」に気づけば、
かなり楽に覚えることができるのです！
本チャートでは、二段滴定・逆滴定の解法を表や図を使うなど、手間暇を惜しまず、かみ砕いてわかりやすく解説しています。
これを見れば、誰でも確実に理解できるようになるでしょう！
では、少し解説していきます。
■二段滴定とは？
水酸化ナトリウムNaOH水溶液に二酸化炭素CO2を吸収させていくと,次のように反応し,少しずつ炭酸ナトリウムNa2CO3に変わっていきます。
2NaOH ＋ CO2 → Na2CO3 ＋ H2O
つまり,NaOH水溶液は,まずは,NaOH・Na2CO3混合水溶液になり,やがて,Na2CO3水溶液に変わります。
さらに,Na2CO3水溶液に,CO2を吸収させていくと,次にように反応し,少しずつ炭酸水素ナトリウムNaHCO3水溶液に変わっていきます。
Na2CO3 ＋ CO2 ＋ H2O → 2NaHCO3
つまり,Na2CO3水溶液は,まずは,Na2CO3・NaHCO3混合水溶液になり,NaHCO3水溶液に変わります。
NaOH水溶液は強塩基性で,Na2CO3水溶液は比較的強い塩基性,NaHCO3水溶液は弱い塩基性を示します。
よって,これらの水溶液すべては塩基性を示すので,いずれも酸である塩酸HClと中和反応します。
そして,これらの中和反応は,滴定曲線中に,pHが急激に変化する部分(中和点)を２か所もつことから,二段(階)滴定(二段階中和)とよばれます。
ここで,NaOH・Na2CO3混合水溶液,Na2CO3水溶液,Na2CO3・NaHCO3混合水溶液の３つの水溶液が登場しました。
二段滴定は、まさに、この３つの水溶液について出題されるのです！
まとめると
Ⅰ.NaOH・Na2CO3混合水溶液タイプ
Ⅱ.Na2CO3水溶液タイプ
Ⅲ.Na2CO3・NaHCO3混合水溶液タイプ
の３つです。
特に,「Ⅰ.NaOH・Na2CO3混合水溶液タイプ」が最も多く出題されるのでしっかりマスターしましょう！
■逆滴定とは？
気体は,液体と異なり体積を測るのは困難(当然,中和滴定できない！)となります。
そこで,気体(例えば,タンパク質の分解により生ずるアンモニアNH3)を滴定するためには,滴定する気体に対して過剰の標準溶液(例えば,NH3ではH2SO4などの酸)に完全に吸収させ,
標準溶液の過剰分を第２の標準溶液(NH3の場合は,余っているのが酸だからNaOHなどの塩基を用いる)で滴定し,物質量を決定します。
このように,通常の中和滴定と異なり,酸(塩基)を滴定するのに塩基(酸)を用いておらず,このような滴定方法を逆滴定といいます。
逆滴定に関する計算問題は,下記,アンモニアの定量と二酸化炭素の定量の２つのタイプをおさえればよいでしょう。
Ⅰ.アンモニアNH3の定量タイプ
Ⅱ.二酸化炭素CO2の定量タイプ
本完全攻略チャートでは、
各滴定の流れ、計算問題の解法をわかりやすくまとめています。
過去問解説集は下記の大学を解説しています。
□収録出題校
慶應大学(2013年),長崎大学(2013年),鹿児島大学(2013年),首都大学(2013年),上智大学(2012年),滋賀医科大学(2012年),三重大学(2012年),岡山大学(2012年),徳島大学(2012年),同志社大学(2011年 2009年),岩手大学(2009年),大阪薬科大学(2009年),甲南大学(2009年)
どの参考書よりもわかりやすく解説しています。
絶対に損はさせません！
これらを圧倒的にわかりやすくまとめています。
これ以上わかりやすく丁寧に解説したチャート＆過去問題解説集は他にはどこにもないでしょう！
問題のみはココでみれます。
(完全攻略チャート7枚 過去問解説集21枚 A4普通紙 全28枚)
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『二段滴定・逆滴定に関する問題 完全攻略チャート＆過去問解説集』
がやっと完成しました。
二段滴定・逆滴定の問題は受験生が最も苦手とする分野の１つでしょう。
特に、二段滴定となると正答率がかなり落ちてしまいます。
その主な理由として、次の３つが挙げられます。
① 二段滴定とは何かがわかっていない。
② 二段滴定で出題される水溶液がほぼ３つに限られることがわかっていない。
③ ３つの水溶液の二段階の反応式と量的関係が書けない。
二段滴定は、この３つがしっかり頭に入っていれば、さほど難しくはありません。
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■二段滴定とは？
水酸化ナトリウムNaOH水溶液に二酸化炭素CO2を吸収させていくと,次のように反応し,少しずつ炭酸ナトリウムNa2CO3に変わっていきます。
2NaOH ＋ CO2 → Na2CO3 ＋ H2O
つまり,NaOH水溶液は,まずは,NaOH・Na2CO3混合水溶液になり,やがて,Na2CO3水溶液に変わります。
さらに,Na2CO3水溶液に,CO2を吸収させていくと,次にように反応し,少しずつ炭酸水素ナトリウムNaHCO3水溶液に変わっていきます。
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つまり,Na2CO3水溶液は,まずは,Na2CO3・NaHCO3混合水溶液になり,NaHCO3水溶液に変わります。
NaOH水溶液は強塩基性で,Na2CO3水溶液は比較的強い塩基性,NaHCO3水溶液は弱い塩基性を示します。
よって,これらの水溶液すべては塩基性を示すので,いずれも酸である塩酸HClと中和反応します。
そして,これらの中和反応は,滴定曲線中に,pHが急激に変化する部分(中和点)を２か所もつことから,二段(階)滴定(二段階中和)とよばれます。
ここで,NaOH・Na2CO3混合水溶液,Na2CO3水溶液,Na2CO3・NaHCO3混合水溶液の３つの水溶液が登場しました。
二段滴定は、まさに、この３つの水溶液について出題されるのです！
まとめると
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Ⅱ.Na2CO3水溶液タイプ
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の３つです。
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■逆滴定とは？
気体は,液体と異なり体積を測るのは困難(当然,中和滴定できない！)となります。
そこで,気体(例えば,タンパク質の分解により生ずるアンモニアNH3)を滴定するためには,滴定する気体に対して過剰の標準溶液(例えば,NH3ではH2SO4などの酸)に完全に吸収させ,
標準溶液の過剰分を第２の標準溶液(NH3の場合は,余っているのが酸だからNaOHなどの塩基を用いる)で滴定し,物質量を決定します。
このように,通常の中和滴定と異なり,酸(塩基)を滴定するのに塩基(酸)を用いておらず,このような滴定方法を逆滴定といいます。
逆滴定に関する計算問題は,下記,アンモニアの定量と二酸化炭素の定量の２つのタイプをおさえればよいでしょう。
Ⅰ.アンモニアNH3の定量タイプ
Ⅱ.二酸化炭素CO2の定量タイプ
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各滴定の流れ、計算問題の解法をわかりやすくまとめています。
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