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Lernprogramm zum Erstellen von Redoxgleichungen 2 HNO 3 + Cu 2 NO 2 + CuO + H 2 O Cu HNO 3 NO 2 ? H2OH2O ! ?

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Präsentation zum Thema: "Lernprogramm zum Erstellen von Redoxgleichungen 2 HNO 3 + Cu 2 NO 2 + CuO + H 2 O Cu HNO 3 NO 2 ? H2OH2O ! ?"—  Präsentation transkript:

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2 Lernprogramm zum Erstellen von Redoxgleichungen 2 HNO 3 + Cu 2 NO 2 + CuO + H 2 O Cu HNO 3 NO 2 ? H2OH2O ! ?

3 Rein ins Übungsprogramm! Mit dem Zeichen, das hier (bei Mausbewegung) erscheint, kann man das Programm jederzeit beenden.

4 Bedienungsanleitung zum Lernprogramm: Das Pflichtprogramm (9 Regeln mit dazugehörigen Übungen) muss seitenweise durchgearbeitet werden. Dabei immer alle Interaktionen: aufmerksam durchführen! (Zuerst lesen und nachdenken, dann anklicken! Die Interaktionen lassen sich leider nicht wiederholen! Zuviele Mausklicks führen u.U. auf falsche Seiten.) Nach Erarbeiten einer Regel (incl. Beispiel) zur weiterklicken! D ie dunkelgrünen Schaltflächen dienen zum Vor- und Zurückblättern im Hauptprogramm: Bei allen rot unterlegten Begriffen erscheint entweder eine Kurzerklärung oder man kommt durch Anklicken zu einer ausführlichen Erklärung, so dass Wissenslücken aufgefüllt werden können (= Zusatzprogramm mit hellgrünen Pfeilen: usw.) Zettel und Stift für die Übungen bereithalten! Übung zurück Hier findet man außerdem ein Inhaltsverzeichnis (=Gehe zu->Foliennavigator)

5 Grundsätzliches zu den Redoxgleichungen: Bei der Erstellung einer Redoxgleichung arbeitet man ausschließlich mit den reagierenden Teilchen, d. h. Begleitionen werden weggelassen (oder höchstens ganz am Schluss dazugeschrieben)!Begleitionen Nachdem man die Oxidationszahlen der beteiligten Atome ermittelt hat, formuliert man in zwei getrennten Arbeitsgängen zwei Teilgleichungen (Oxidations- und Reduktionsgleichung), die anschließend zur eigentlichen Redoxgleichung addiert werden.Oxidationszahlen Die Regeln dieser Übung müssen in genau der angegebenen Reihenfolge befolgt und gelernt werden, weil alle Arbeitsschritte aufeinander aufbauen!

6 So, jetzt geht´s richtig los: Schritt Regel Nr. 1Beispiel 1 Man gibt zuerst die reagierenden Edukte und die entstehenden Produkte in einer unvollständigen Reaktionsgleichung an. Symbol: ---> (immer ohne Begleit- Ionen!!!)Begleit- Ionen Permanganganat-Ionen (MnO 4 - ) reagieren mit Sulfit-Ionen (SO 3 2- ) zu Mangan(II)-Ionen (Mn 2+ ) und Sulfat-Ionen (SO 4 2- ) :II + ---> + Zur Übung MnO 4 - SO 3 2- Mn 2+ SO 4 2- Langsam 4x anklicken

7 Regel2 Schritt Regel Nr. 2Beispiel Mit Hilfe der Oxidations- zahl wird ermittelt, welche Teilchen oxidiert bzw. reduziert werden und Redoxpaare festgelegt:Oxidations- zahl oxidiert reduziert 1 Oxidationszahlen ermitteln und über die Elemente schreiben: MnO SO > Mn 2+ + SO 4 2- (Die OZ der Sauerstoffatome verändern sich nicht und werden wegen besserer Übersichtlich- keit hier weggelassen ) 4x anklicken 2 Ermitteln der Redoxpaare und Festlegen der Begriffe Oxidation und Reduktion MnO SO > Mn 2+ + SO x anklicken Zur Übung +VII+IV+II+VI +VII+IV+II+VI Reduktion Oxidation

8 Regel3 Schritt Regel Nr. 3Beispiel Man zerlegt nun die Re- aktionsgleichung in zwei Teilgleichungen, die separat bearbeitet werden und ganz am Ende zur Redox- gleichung addiert werden Unvollständige Teilgleichung: Reduktion: 1x klicken Unvollständige Teilgleichunge: Oxidation: 1x klicken! MnO SO > Mn 2+ + SO VII+IV+II+VI Reduktion Oxidation MnO > Mn 2+ +VII+II SO > SO IV+VI Zur Übung

9 Regel4 Schritt Regel Nr. 4Beispiel Ermittlung der Elektronenzahlen: Die Differenz der Oxidations- zahlen ( ggf. multipliziert mit dem Index/Koeffizient – siehe Übung ) ergibt die Anzahl der abgegebenen bzw. aufgenommenen Elektronen in jeder Teilgleichung: abgegebenen bzw. aufgenommenen Elektronen 4x klicken! 1 Reduktion: Da bei einer Reduktion Elektronen aufgenommen werden, müssen diese links vom Reaktionspfeil stehen. 1x klicken! 2 Oxidation: Da bei einer Oxidation Elektronen abgegeben werden, müssen diese rechts vom Reaktionspfeil stehen. 1x klicken! Zur Übung Red.: MnO > Mn 2+ +VII+II Ox.: SO > SO IV+VI OZ = 5 OZ = 2 Red.: MnO e - ---> Mn 2+ Ox.: SO > SO e -

10 Regel5 Schritt Regel Nr. 5Beispiel Ladungsbilanz ausgleichen: Die Summe aller Ladungen (also Ionen- und Elektronenladungen) auf der linken Seite wird mit der Summe aller Ladungen auf der rechten Seite verglichen. Dann wird die Differenz (in sauren und neutralen Lösungen) mit Oxonium- oder (in alkalischen Lösungen) mit Hydroxidionen ausgeglichen.Oxonium Hydroxidionen Da in der Angabe nichts weiter über das Milieu der Lösung stand, kann man annehmen, dass es sich um eine neutrale Lösung handelt; somit muss in diesem Beispiel mit Oxoniumionen ausgeglichen werden. 1 Reduktion: Summe aller Ladungen links: - 6 Summe aller Ladungen rechts: +2 MnO e - ---> Mn 2+ 4x klicken! 2 Oxidation: Summe aller Ladungen links: -2 Summe aller Ladungen rechts: -4 SO > SO e - 4x klicken! Zur Übung + 8H 3 O + Differenz: +8 (links: 8H 3 O + ) Summe: +2 = +2 Differenz: -2 (rechts: 2H 3 O + ) -2 = Summe: H 3 O +

11 Regel6 Schritt Regel Nr. 6Beispiel Atombilanz ausgleichen Die Anzahl der Sauerstoff- oder Wasserstoff-Atome auf der linken Seite mit der auf der rechten Seite vergleichen: Die Differenz wird mit Wasser- molekülen ausgeglichen. Merke: Nach dem Ausgleich müssen links und rechts in der Reaktionsgleichung gleich viele Atome stehen! 1 Reduktion: Anzahl der Sauerstoffatome links: 12 Anzahl der Sauerstoffatome rechts: 0 MnO e - + 8H 3 O + Mn Oxidation: Anzahl der Sauerstoffatome links: 3 Anzahl der Sauerstoffatome rechts: 6 SO SO e - + 2H 3 O + Zur Übung Differenz: - 12 Differenz: 3 2x klicken! 12H 2 O 3H 2 O

12 Regel7 Schritt Regel Nr. 7Beispiel Elektronenzahlen in den zwei Teilreaktionen angleichen. Aus den zwei Elektronenzahlen der beiden Teilgleichungen wird das kleinste gemeinsame Vielfache (kgV) ermittelt und die Teilgleichungen werden entsprechende erweitert: 1 Red.: 5 x2 10 (=kgV) Ox.: 2 x5 MnO e - + 8H 3 O + Mn H 2 O x2 SO H 2 O SO e - + 2H 3 O + x5 2 Erweiterte Teilreaktionen: 2MnO e H 3 O + 2Mn H 2 O 5SO H 2 O 5SO e H 3 O + Zur Übung

13 Regel8 Schritt Regel Nr. 8Beispiel Teilgleichungen addieren Die Redoxgleichung wird erstellt, indem man die Teilgleichungen addiert, wobei die Elektronen und alle überzähligen Ionen wegfallen: 2MnO e H 3 O + 2Mn H 2 O 5SO H 2 O 5SO e H 3 O + 1 addierte Teilgleichungen: 2MnO H 3 O + + 5SO H 2 O 2Mn H 2 O + 5SO H 3 O + 2 Redox: (um überzählige Ionen gekürzt) 2MnO H 3 O + + 5SO Mn H 2 O + 5SO 4 2- Zur Übung

14 Regel9 Schritt Regel Nr. 9Beispiel Wichtig am Schluss noch die Probe durchführen! Also kontrollieren, ob in der Redoxgleichung die Atom- und Ladungsbilanzen stimmen! 1 Atombilanz: z.B.: 2MnO H 3 O + + 5SO Mn H 2 O + 5SO H = 18H 2 Ladungsbilanz: 2MnO H 3 O + + 5SO Mn H 2 O + 5SO = -6 weiter

15 Glückwunsch! Du hast dich tatsächlich durch das ganze Lernprogramm hindurchgearbeitet und bekommst hiermit das Redoxdiplom verliehen! Mit dem Zeichen, das hier bei Mausbewegung erscheint, kann das Programm beendet werden.

16 Übung zu Regel Nr. 1 Kaliumdichromat (Ion: Cr 2 O 7 2- ) wird durch Eisen-(II)-chlorid (FeCl 2 ) zu grünen Chrom-(III)-Ionen (Cr 3+ ) reduziert. Als zweites Produkt entstehen Eisen-(III)-Ionen Fe 3+.Eisen-(II)-chlorid Aufgabe: Gib die Edukte sowie die Produkte in der unvollständigen Gleichungsform an! Lösung Zurück zum Hauptprogramm

17 Lösung zu Übung/Regel 1: Cr 2 O Fe > Cr 3+ + Fe 3+ zurück

18 Aus Dichromationen (Cr 2 O 7 2- ) und Eisen-(II)-ionen bilden sich grüne Chrom-(III)-Ionen und Eisen-(III)-Ionen. Aufgabe: Formuliere die unvollständige Gleichung und ermitttle die Oxidationszahlen sowie die Redoxpaare! Lösung Zurück zum Hauptprogramm Übung zu Regel Nr. 2

19 Cr 2 O Fe > Cr 3+ + Fe 3+ +VI+II+III zurück Reduktion Oxidation Lösung zu Übung/Regel 2: +III Redoxpaare: Cr 2 O 7 2- / Cr 3+ und Fe 2+ /Fe 3+

20 Lösung Zurück zum Hauptprogramm Wir bleiben bei der Reaktion von Dichromationen mit Eisen-(II)-ionen, wobei Chrom(III)-Ionen sowie Eisen(III)-Ionen entstehen... Aufgabe: Formuliere die unvollständigen Teilgleichungen (Red., Ox.)! Übung zu Regel Nr. 3

21 zurück Red.: Cr 2 O > Cr 3+ Ox.: Fe > Fe 3+ Lösung zu Übung/Regel 3:

22 Übung zu Regel Nr. 4 Wir bleiben bei der Reaktion von Dichromationen mit Eisen-(II)-ionen, wobei Chrom(III)-Ionen sowie Eisen(III)-Ionen entstehen... Aufgabe: Ermittle für die unvollständigen Teilgleichungen (Red., Ox.) die Elektronenzahlen und schreibe sie auf der richtigen Seite dazu! ACHTUNG: Da auf der linken Seite der Reduktionsgleichung zwei Chromatome ( Cr 2 O 7 2- ) stehen, die beide reduziert werden, muss man zuerst auf der rechten Seite mit einem Koeffizienten 2 die Atombilanz ausgleichenKoeffizienten ( Cr 2 O > 2 Cr 3+ ) und folgerichtig dann auch die Differenz der OZ mit 2 multiplizieren, um die Elektronenzahl zu erhalten! Lösung Zurück zum Hauptprogramm

23 Red.: Cr 2 O e - ---> 2 Cr 3+ (2x OZ = 6) Ox.: Fe > Fe 3+ + e - Lösung zu Übung/Regel 4: zurück +VI+III +II+III

24 Lösung Wir bleiben bei der Reaktion von Dichromationen mit Eisen-(II)-ionen, wobei Chrom(III)-Ionen sowie Eisen(III)-Ionen entstehen... Die Reaktion läuft in saurem Milieu ab! Aufgabe: Führe den Ladungsausgleich bei den beiden Teilgleichungen durch! (Achte darauf, ob die Oxonium-Ionen nach links oder nach rechts geschrieben werden müssen... Hinterher muss auf alle Fälle links und rechts die gleiche Anzahl Ladungen stehen.) 1. Übung zu Regel Nr. 5

25 Red.: Cr 2 O e H 3 O + ---> 2Cr 3+ Ladungssumme: +6 = +6 Ox.: Fe > Fe 3+ + e - (kein Ladungsausgleich nötig) Lösung zu Übung/Regel 5/1: Zur nächsten Übung! zurück

26 2. Übung zu Regel Nr. 5 Diese 2. Übung ist notwendig, weil man nur in sauren und neutralen Lösungen – wie gerade geübt – mit Oxonium-Ionen ausgleicht. In alkalischen Lösungen wird dagegen mit Hydroxid-Ionen ausgeglichen; dazu folgende Aufgabe: Ergänze nachstehende Teilgleichungen erst um die Elektronenzahl (dazu musst du die OZ ermitteln!) und führe dann – wo nötig - den Ladungsausgleich mit Hydroxid-Ionen durch!Hydroxid-Ionen Red.: MnO > MnO Ox.: SO > SO Zurück zum Hauptprogramm Lösung

27 Lösung zu Übung/Regel 5/2: Red.: MnO e - ---> MnO (kein Ladungsausgleich nötig!) Ox.: SO OH - ---> SO e - 4-= 4- Wenn´s richtig war, dann hast du die größte Hürde schon geschafft! Wenn nicht, dann wiederhole die Regel samt den zwei Übungen lieber noch einmal. zurück

28 Übung zu Regel Nr. 6 Wir bleiben bei der Reaktion von Dichromationen mit Eisen-(II)-ionen... Aufgabe: Gleiche die Atombilanz in den beiden Teilgleichungen auf deinem Blatt Papier aus! Lösung Zurück zum Hauptprogramm

29 Lösung zu Übung/Regel 6: zurück Red.: Cr 2 O e H 3 O + ---> 2Cr H 2 O Ox.: Fe > Fe 3+ + e - (kein Ausgleich nötig)

30 Wir bleiben bei der Reaktion von Dichromationen mit Eisen-(II)-ionen... Aufgabe: Erweitere die zwei Teilgleichungen so, dass die Elektronenzahlen übereinstimmen! Übung zu Regel Nr. 7 Lösung Zurück zum Hauptprogramm

31 Lösung zu Übung/Regel 7: Red.: Cr 2 O e H 3 O + ---> 2Cr H 2 O Ox.: 6Fe > 6Fe e - zurück

32 Übung zu Regel Nr. 8 Aufgabe: Erstelle aus den beiden Teilgleichungen die fertige Redoxreaktion! Lösung Zurück zum Hauptprogramm

33 Lösung zu Übung/Regel 8: Redox: Cr 2 O H 3 O + + 6Fe 2+ 2Cr H 2 O + 6Fe 3+ zurück (trotzdem noch Regel 9 durchlesen!)

34 Oxidation: Bei einer Oxidation steigt die Oxidationszahl (OZ) an Reduktion: Bei einer Reduktion nimmt die Oxidationszahl (OZ) ab zurück OZ

35 Die römische Ziffer gibt die Oxidationszahl des davorstehenden Ions an. Bsp.: Bei Eisen-(III)-chlorid liegen Fe 3+ -Ionen vor. ( Daraus lässt sich wiederum die Formel für Eisen- (III)-chlorid erschließen, wenn man weiß, dass Chlorid-Ionen einwertig sind: Cl - ) FeCl 3 zurück

36 Begleit-Ionen Begleit-Ionen liegen vor und nach der Reaktion unverändert (und hydratisiert) vor und werden weggelassen: Bsp.: H 3 O + + Cl - + Na + + OH - 2H 2 O + Na + + Cl - kurz: H 3 O + + OH - 2H 2 O Übungsbeispiel: Leitet man durch eine Natriumbromidlösung Chlorgas hindurch, entstehen eine Natriumchloridlösung und elementares Brom. Aufgaben:NatriumbromidlösungNatriumchloridlösung a) Formuliere die Reaktionsgleichung mit allen beteiligten einzelnen Teilchen! b) Kürze die Gleichung um die Begleit-Ionen! Lösung Zurück zum Hauptprogramm

37 Begleit-Ionen Begleit-Ionen liegen vor und nach der Reaktion unverändert (und hydratisiert) vor und werden weggelassen: Bsp.: H 3 O + + Cl - + Na + + OH - 2H 2 O + Na + + Cl - kurz: H 3 O + + OH - 2H 2 O Übungsbeispiel: Leitet man durch eine Natriumbromidlösung Chlorgas hindurch, entstehen eine Natriumchloridlösung und elementares Brom. Aufgaben:NatriumbromidlösungNatriumchloridlösung a) Formuliere die Reaktionsgleichung mit allen beteiligten einzelnen Teilchen! b) Kürze die Gleichung um die Begleit-Ionen! Lösung Zurück zum Hauptprogramm

38 Lösung: 2Na + + 2Br - + Cl 2 2Na + + 2Cl - + Br 2 zurück

39 Lösung: 2Br - + Cl 2 2Cl - + Br 2 zurück

40 Oxidationszahl Die Oxidationszahl beschreibt die Oxidationsstufe, in der sich ein Atom befindet und ist eine formale Hilfsgröße beim Aufstellen von Redoxgleichungen. Die Oxidationszahl wird mit pos. oder neg. Vorzeichen über das Elementsymbol geschrieben: zurück Bsp.: SO IV-II SO2O2 +IV

41 Oxidation: Wenn ein Atom Elektronen (e - ) abgibt, wird es oxidiert. Reduktion: Wenn ein Atom Elektronen (e - ) aufnimmt, wird es reduziert. e-e- e-e- zurück

42 Indices und Koeffizienten Die kleinen Zahlen, die rechts unten an einem Elementsymbol stehen, heißen Indices (Singular: Index). Bsp: H 2 Ein Index bezieht sich immer nur genau auf das Atom/oder auf die (eingeklammerte) Atomgruppe hinter dem/der er steht. Bsp.: a) In einem Molekül CO 2 liegen zwar 2 Sauerstoffatome (O) vor, aber nur ein Kohlenstoffatom (C).) b) Ein Harnstoffmolekül mit der Formel CO(NH 2 ) 2 besteht aus folgenden Atomen: 1xC, 1xO, 2xN und 2x2H = 4xH. Die großen Zahlen, die links vor einer Formel stehen, heißen Koeffizienten. Bsp.: 2 HCl Ein Koeffizient bezieht sich immer auf alle Atome der gesamten Formel (samt deren Indices). Bsp.: 2 H 2 CO 3 bedeutet soviel wie : 2 x (H 2 CO 3 ), also: 2x2H = 4xH, 2xC und 2x3O =6xO zurück

43 Oxonium-Ionen: H 3 O + Hydroxid-Ionen: OH - zurück


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