Vorbereitung – Kurzarbeit Redoxchemie: Grundwissen und Übungen

Vorbereitung 10b: noch einige Tipps
auf http://link-bergstrasse.de/unterrichtsmaterial/chemie10/Redox/Vorbereitung10b.pdf

Links zu den anderen Dateien

die Datei mit den Erklärungen; enthält auch Links zu Videos auf YouTube

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die Datei mit vielen Redoxreaktionen zum Ausgleichen mit Lösungen (von einer anderen Schule)

http://link-bergstrasse.de/unterrichtsmaterial/chemie10/Redox/Redoxgleichungen_Anleitung_Aufgaben.pdf

die Datei mit den Lösungen zu den Übungsaufgaben

http://link-bergstrasse.de/unterrichtsmaterial/chemie10/Redox/Vorbereitung_Loesungen.pdf

Grundwissen

Hauptgruppenelemente

Oktettregel:

Metalle geben so viele e^– ab, dass ihre Valenzschale geleert ist, also das Oktett des nächstniedrigen Edelgases erreicht wird. Die Ionen haben dann eine positive Ladungszahl, die im Betrag mit der Hauptgruppennummer übereinstimmen. Gilt für Hgr. I, II und Al in der III. Hauptgruppe

Bsp.: Na → Na⁺ + e^–       Mg → Mg²⁺ + 2e^–     Al → Al³⁺ + 3e^–

Nichtmetalle nehmen entsprechend viele e^– auf, wie Valenzelektronen zum Oktett fehlen. Gilt für N, P, O, S, Halogene

Bsp.: F₂ + 2e^– → 2 F^–    O₂ + 4 e^– → 2 O^2–    N₂ + 6 e^– → 2 N^3–

P und S sind nicht 2-atomig.

Nach diesen Regeln richten sich natürlich auch Wertigkeiten und Oxidationszahlen: N^3–, N(III-wertig), N(–III)

Hinweis: nur Sauerstoff und Fluor kommen ausschließlich im negativen Ladungszustand vor. S und P, sogar Cl bilden viele Verbindungen wo diese Elemente mit positiven Oxidationszahlen auftreten, z.B. S^+IVO₂

Formeln

Verbindungen aus 2 Elementen

Ihre Formeln ergeben sich als eine Folge der Elektroneutralität:

Aluminiumoxid = Aluminium(+III)oxid(–II)

Þ Indices verhalten sich umgekehrt 2 : 3

Þ Al₂O₃  (Ionenverbindung aus Al³⁺ und O^2– aufgebaut)

Besonders merken: Chlorwasserstoff HCl, Schwefelwasserstoff H₂S,  Wasserstoffperoxid H₂O₂, Ammoniak NH₃ und Ammonium NH₄⁺

Säuren und Basen

Salzsäure = Chlorwasserstoff in Wasser = HCl_aq = H₃O⁺ + Cl^–

H₂SO₄ und Co.: H₂SO₃        H₂CO₃ H₃PO₄ HNO₃ HNO₂

Zu diesen Formeln: Namen sowie Namen, Formeln und Ladungen der Säurereste, also z.B.

H₃PO₄ Phosphorsäure, Dihydrogenphosphat H₂PO₄^–, Hydrogenphosphat HPO₄^2–, Phosphat PO₄^3–

H₃O⁺ und OH^–, Ammoniak ist eine Base. Natronlauge, in Wasser gelöstes Natriumhydroxid = NaOH_aq ist eine starke Base. Entsprechendes gilt für andere Metallhydroxide; KOH etc.

Salze

Aufspaltung in Ionen

MgCl₂  Mg²⁺ + 2 Cl^–          "gedankliche" Aufspaltung in Ionen

MgCl₂  Mg²⁺_aq + 2 Cl^–_aq    tatsächliche Trennung der Ionen beim Auflösen in Wasser

Zusammengesetzte Ionen sind meist negativ geladen (SO₄^2–, etc.); Ausnahme: Ammonium NH₄⁺ Þ ersetzt Metallion, z.B. im (NH₄⁺)₂SO₄

Oxidationszahlen

Ermitteln der Oxidationszahl eines Atoms; feststellen, ob eine gegebene Reaktion eine Redoxreaktion ist oder nicht, feststellen wo Oxidation und wo Reduktion liegen.

Und natürlich: Oxidation = e^–-Abgabe, Reduktion = e^–-Aufnahme

                        Oxidationsmittel wird reduziert =e^–-Akzeptor

                        Reduktionsmittel wird oxidiert = e^–-Donator

Redoxgleichungen +Übungen mit Lösungen (in der Datei Vorbereitung_Loesungen)

Einfache Redoxgleichungen

Element1 + Element2 → Verbindung; Formuliere hierzu die Teilgleichungen und den Redoxvorgang

Aufgabe 1: Eisen und Schwefel reagieren zu Eisen(II)sulfid. Oxidation? Reduktion? Redoxvorgang? Oxidationsmittel ? Reduktionsmittel?

Aufgabe 2: Natrium und Phosphor reagieren zu Natriumphosphid. Oxidation? Reduktion? Redoxvorgang? Oxidationsmittel ? Reduktionsmittel?

Methode: findest Du in der Datei Redoxgleichungen im Kapitel "Elemente Þ Verbindung"
Lösungen Þ Datei Vorbereitung_Loesungen

Kompliziertere Redoxgleichungen, Ausgleichsverfahren

Fragestellung 1: Formuliere eine ausgeglichene Halbreaktion für ein Redoxsystem (Oxidation oder Reduktion)

Fragestellung 2: Formuliere die ausgeglichene Gesamtreaktion für eine Redoxreaktion (Oxidation + Reduktion)

Aufgabe 3: Formuliere die Reduktion von Sulfat zu Sulfid in basischer Lösung

Aufgabe 4: Formuliere die Oxidation von Ameisensäure = HCOOH zu CO₂

Methode: findest Du in der Datei Redoxgleichungen im Kapitel "Redoxklassiker" ab Aufstellen einer ausgeglichenen Redoxreaktion

Lösungen Þ Datei Vorbereitung_Loesungen

Aufgabe 5: Eine Aufgabensammlung mit Lösungen findest Du in der Datei Redoxgleichungen_Anleitung_Aufgaben

Bitte hier möglichst zahlreiche Aufgaben lösen!

Metalle, Nichtmetalle

Fragestellung: In diesem Kapitel geht es um Redoxgleichgewichte. Dabei geht es nicht nur um richtige Reaktionsgleichungen, sondern auch um die Stärke von Oxidationsmitteln und um die Lage eine Redoxgleichgewichts.

Aufgabe 6: Ein Kupferstab wird in eine farblose Silber(I)nitratlösung getaucht. Auf dem Kupferstab bildet sich ein Silberüberzug und die

umgebende Lösung färbt sich hellblau.

a) Formuliere Oxidation, Reduktion sowie den Redoxvorgang entsprechend den beiden oben gezeigten Varianten. Begründe die

Farbänderung der Lösung.

b) Welches ist in der Reaktion das stärkere / das schwächere Reduktionsmittel, welches das stärkere / schwächere Oxidationsmittel.

Welches von beiden Metallen ist das edlere.

Aufgabe 7: Zu mit Stärke versetzter Iodlösung (dunkelblau) wird Natriumsulfidlösung gegeben. Wie oben tritt eine weißliche Trübung auf, außerdem verschwindet die Dunkelblaufärbung. Gibt man jetzt Bromwasser in ausreichender Menge auf, tritt die Blaufärbung wieder.
a) Gib die Redoxgleichungen für die beiden Reaktionen vor und nach der Bromzugaben an.

b) Ordne die mitbeteiligten Reduktions- und Oxidationsmittel (je 3) nach zunehmender Stärke und unterstreiche diejenigen, die nach Abschluss der Reaktionen vorliegen.

Methode: findest Du in der Datei Redoxgleichungen im Kapitel "Metalle, Nichtmetalle"

Lösungen Þ Datei Vorbereitung_Loesungen

Wasserstoff  in  Redoxreaktionen

Fragestellung: In diesem Kapitel geht es um Besonderheiten von Wasserstoff und Säuren bei Redoxreaktionen

Þ um die Reaktionen von Metallen mit Säuren,

Þ um reduzierende Wirkung von Wasserstoff

Þ um oxidierenden Säure und Säurereste

Methode: findest Du in der Datei Redoxgleichungen im Kapitel " Der Wasserstoff und Säuren in Redoxreaktionen "

Lösungen Þ Datei Vorbereitung_Loesungen

Aufgabe 8: Zink reagiert mit Schwefelsäure unter Bildung eines brennbaren Gases. Formuliere Oxidation, Reduktion und die Redoxgleichung

Aufgabe 9: Barium reagiert mit Wasser unter Bildung eines brennbaren Gases und einer Base. Formuliere Oxidation, Reduktion und die Redoxgleichung

Hinweis: In den folgenden Reaktion tritt Silber als I-wertiges Metall auf.

Aufgabe 10: Über erhitztes Silber(I)oxid wird Wasserstoff geleitet. Formuliere den Redoxvorgang, der elementares Silber durch Reduktion entstehen lässt.

Aufgabe 11: Zu Silber wird Salzsäure gegeben. Erkläre wieso Reaktion stattfindet.

Aufgabe 12: Zu Silber wird Salpetersäure gegeben. Als Gas wird Stickstoffmonoxid frei. Formuliere den ausgeglichenen Redoxvorgang.

            Erkläre, warum Silber mit Salpetersäure, nicht aber mit Salzsäure reagiert.