Reaktion von Schwarzpulver

Question

Aufgabe:

Die Reaktion von Schwarzpulver lässt sich mit folgender vereinfachter Reaktionsgleichung darstellen:

16 C_(s) + 4 S_(s) + 10 KNO_3(s) → 15 CO_(g) + K₂CO_3(s) + 4 K₂SO_3(s) + 5 N_2(g)

Prüfen Sie unter Angabe aller Oxidationszahlen sowie Elektronenübergänge, ob es sich bei der Reaktion von Schwarzpulver um eine Redoxreaktion handelt.

Ansatz:

Text erkannt:

\( 16 C^{ \pm 0}+4 S^{ \pm 0}+10 K^{+I} N^{+V} O_{3}^{-I I} \rightarrow 15 C^{+I I} O^{-I I}+K_{2}^{+I} C^{+I V} O_{3}^{-I I}+4 K_{2}^{+I} S^{+I V} O_{3}^{-I I}+5 N_{2}^{ \pm 0} \)

Jetzt verwundern mich aber die dazugehörigen Teilgleichungen, weil ich mehr Oxidationen als Reduktionen habe. Muss das nicht eigentlich immer ausgelichen sein? Zu jeder Oxidation gehört doch eine Reduktion? D:

Ich habe dann nämlich:

Text erkannt:

1. Oxidation: \( 16 \mathrm{C} \rightarrow \mathrm{CO}+\mathrm{K}_{2} \mathrm{CO}_{3}+6 e^{-} \)
2. Oxidation: \( 4 S \rightarrow \mathrm{K}_{2} \mathrm{SO}_{3}+4 e^{-} \)
Reduktion: \( \mathrm{KNO}_{3}+5 e^{-} \rightarrow \mathrm{N}_{2} \)

Ist das bei der 1. Oxidation übrigens so richtig formuliert? Weil Kohlenstoff ja sowohl zu CO als auch zu K₂CO₃ oxidiert. Oder muss ich diese Oxidation auch nochmal aufteilen und dann so formulieren:

Text erkannt:

1a. Oxidation: \( 16 C \rightarrow C O+2 e^{-} \)
1b. Oxidation: \( 16 \mathrm{C} \rightarrow \mathrm{K}_{2} \mathrm{CO}_{3}+4 e^{-} \)

Aber zurück zu meiner eigentlichen Frage: Ist es möglich, dass mehr Stoffe oxidiert als reduziert werden? Oder ist mir irgendwo ein doofer Fehler unterlaufen? :/

Answer 1

Grüße chemweazle,

Zum Schwarzpulver

16 C_(s) + 4 S_(s) + 10 KNO_3(s) → 15 CO_(g) ↑ + 5 N_2(g) ↑ + K₂CO_3(s)+ 4 K₂SO_3(s)

Ja es es ist eine reine Redoxreaktion.

Die 10 mol Kaliumnitrat nehmen bei ihrer Reduktion zu Stickstoff 50 mol Elektronen auf.

Von den 4 mol Schwefel werden 16 mol Elektronen bei der Oxidation zum Kaliumsulfit, von den 15 mol Kohlenstoff werden bei der Oxidation zu 15 mol CO 30 mol Elektronen abgegeben und von 1 mol Kohlenstoff welches zu Kaliumcarbonat oxidiert wird, werden 4 mol Elektronen abgegeben.

10 mol Kaliumnitrat nehmen 50 mol Elektronen auf.
Abgegeben wurden insgesamt (16 mol + 30 mol + 4 mol ) Elektronen = 50 mol Elektronen.

1. Teilreaktion Oxidation des Hauptanteils, 15 / 16 der Gesamtstoffmenge an Kohlenstoff zu CO

Die Oxidationsstufen stehen in runden Klammern neben dem Elementsymbol in farbig in magenta.

O^(2-) + C(0)_(s) → C(II)O_(g) ↑ + 2 e^(-) | mal 15

15 O(2-) + 15 C(0)

→

15 C(II)O(g) + 30 e(-)

2. Teilreaktion, Oxidation von einem Sechszehntel der Kohlenstoffmenge zu Kaliumcarbonat, K₂C(IV)O₃

3 O^(2-) + 2 K⁽⁺⁾ + C(0)_(s) → K₂C(IV)O_3(s) + 4 e^(-) | mal 1

3 O(2-) + 2 K(+) + C(0)

→

K2C(IV)O3(s) + 4 e(-)

3. Teilreaktion, Oxidation des Schwefels zu Kaliumsulfit, K₂S(IV)O₃

3 O^(2-) + 2 K⁽⁺⁾ + S(0)_(s) → K₂S(IV)O_3(s) + 4 e^(-) | mal 4

12 O(2-) + 8 K(+) + 4 S(0)(s)

→

4 K2S(IV)O3(s) + 16 e(-)

Reduktion des Oxidationsmittels Nitrat (Kaliumnitrat) zu elementarem Stickstoff

KN(V)O₃ + 5 e^(-) → K⁽⁺⁾ + ¹⁄₂ N(0)₂ + 3 O^(2-) | mal 10

10 KN(V)O3 + 50 e(-)

→

10 K(+) + 5 N(0)2 + 30 O(2-)

Gesamtreaktion

16 C(s) + 4 S(s) + 10 KNO3(s) + 30 O(2-) + 10 K(+) + 50 e(-)

→

15 CO + 5 N2 + 10 K(+) + K2CO3 + 4 K2SO3 + 30 O(2-) + 50 e(-)