Hi, hier chemweazle,
Redoxreaktionen aufgaben hypothesen
a) Stelle mit Hilfe der Redoxreihe eine Hypothese auf, ob eine Redoxreaktion stattfindet, wenn ein Zinkstab Zn(s) in eine Cu2+-Lösung getaucht wird.
b) Stelle mit Hilfe der Redoxreihe eine Hypothese auf, ob eine Redoxreaktion stattfindet, wenn ein Zinkstab Zn(s) in eine Mg 2+ - Lösung getaucht wird.
c) Fe (s) steht in einer Ag+-Lösung. Stelle die Oxidations- und Reduktionsteilgleichung auf.
d) Gib mit Hilfe der Redoxreihe an, welche Metall-Ionen Elektronen aufnehmen können, wenn Kupferatome (Cu(s)) oxidieren.
MIt dem Wort "Redoxreihe " ist wohl die sog. "Elektrochemische Spannungsreihe" gemeint. Ich finde diese bezeichnung gut, aber sie findet sich nicht in Lehrbüchern oder in der Wissenschaftlichen Literatur.
Auszüge aus einer Tabelle, "Elektrochemische Spannungsreihe", entnommen aus:
P.W. Atkins, Physikalische Chemie, übersetzt u. ergänzt v. A. Höpfner, 2. korr. Nachdruck d. 1. Aufl., (1990), VCH-Verlagsgesellschaft mbH
| Elektrode | | E0-Wert |
| Mg(2+) + 2 e(-)Mg0 ⇌ Mg0 | | -2,36 V |
| Zn(2+) + 2 e(-) ⇌ Zn0 | | - 0,76 V |
| Fe(2+) + 2 e(-) ⇌ Fe0 | | - 0,44 V |
| 2 H(+) + 2 e(-) ⇌ H2 | | 0 V |
| Cu(2+) + 2 e(-) ⇌ Cu0 | | + 0,337 V |
| Fe(3+) + e(-) ⇌ Fe(2+) | | + 0,77 V |
| Ag(+) + e(-) ⇌ Ag0 | | + 0,8 V |
| Pt(2+) + 2 e(-) ⇌ Pt0 | | + 1,2 V |
| Au(3+) + 3 e(-) ⇌ Au0 | | + 1,40 V |
| Au(+) + e(-) ⇌ Au0 | | + 1,69 V |
a) Stelle mit Hilfe der Redoxreihe eine Hypothese auf, ob eine Redoxreaktion stattfindet, wenn ein Zinkstab Zn(s) in eine Cu2+-Lösung getaucht wird.
Beim Zusammenbringen einer Zinkelektrode mit einer Wasserstoff-Null-Elektrode durch verbinden der beiden Halbzellen mit einer Salzbrücke erhält man eine galvanische Zelle, volkstümlich Batterie genannt.
Die Wassserstoff-Null-Elektrode ist mit 0 Volt postiver, als die Zink-Elektrode mit E0 = - 0,76 Volt.
Die Wassserstoff-Null-Elektrode stellt den Pluspol dar, die Zink-Elektrode den negativen Pol.
Also würde bei einem Kurzschluß oder beim Dazwischenschalten eines Elektrischen Widerstandes(Verbraucher: z.B. Lampe Elektromotor) der Elektronenstrom von der Zink-Elektrode über dem Widerstand zur Wasserstoff-Null-Elektrode fließen.
Die Kupfer-Elektrode ist dem E0-Wert von 0,337 Volt positiver, als die Wassserstoff-Null-Elektrode bei stromloser Spannungsmessung.
Bei einem Kurzschluß oder bei der Nutzung dieser beiden Halbzellen als Batterie, Stromquelle, würde der Elektronenstrom von der Wassserstoff-Null-Elektrode zur Kupfer-Elektrode fließen.
Beim Zusammenschalten einer Zink-Elektrode mit einer Kupfer-Elektrode mit einer Salzbrücke hätte man eine Art Daniell`sche Batterie.
Der Elektronenstrom würde beim Kurzschluß oder über dem Verbraucher von der Zink-Halbzelle zur Kupfer-Halbzelle fließen.
Hypothese:
Also Elementares Zink reduziert die hydratisierten Kupfer(II)-Ionen.
Das paßt auch zum Experiment.
Der Zinkstab wird beim Eintauchen in eine Kupfer(II)-Sulfat-Lösung mit einer Kupferhaut überzogen.
Dieser Vorgang wird in den Lehrbücher der Anorganischen Chemie als Zementation bezeichnet.
Zn0(s) + Cu(2+)(aq) ⇌ Zn(2+)(aq) + Cu0(s)↓
Faustregel: kleiner, d.h. negativer, d.h. weniger positiv, reduziert größer(positiver)
oder
Alles was negativer, als die Wassserstoff-Null-Elektrode ist, reduziert was positiver als die Wassserstoff-Null-Elektrode ist.
Analoges gilt für den Fall elementares Zink und Eisen(II)-Salzlösung.
Die Zink-Elektrode, mit -0,76 V, hat gegenüber der Wasserstoff-Null-Elektrode ein negativeres Potential, als die Eisen-Eisen(II)-Elektrode mit -0,44 V.
Eine Spannung von -0,44 V ist postiver, als eine von - 0,76 V.
Hypothese:
Also müßte elemtares Zink, Zinkmetall Eisen(II)-Ionen reduzieren können.
negativer(kleiner) reduziert größer(postiver)
Experiment:
Der Zn-Stab wird mit einer Schicht von elemtarem Eisen überzogen.
Zementation
Zn0(s) + Fe(2+)(aq) ⇌ Zn(2+)(aq) + Fe0(s)↓
b) Stelle mit Hilfe der Redoxreihe eine Hypothese auf, ob eine Redoxreaktion stattfindet, wenn ein Zinkstab Zn(s) in eine Mg 2+ - Lösung getaucht wird.
Die Elektrochemische Spannungsreihe zeigt, daß eine Magnesium-Elektrode, bestehend aus einem Metallblech oder Metallstab, der von einer Magnesiumsalzlösung mit der Aktivität von 1 mol / l umgeben ist gegenüber der Wassserstoff-Null-Elektrode negativer(-2,36 V) ist, als die vergleichbar aufgebaute Zink-Elektrode(- 0,76 V).
Also kann elementares Zink unter diesen Bedingungen nicht die Magnesiumionen zum Metall reduzieren.
Es geht unter diesen Bedingungen zunächst die umgekehrte Reaktion bis zur Gleichgewichtseinstellung ab.
Magnesium verhält sich unter diesen Bedingungen elektrochemisch unedler, als das Zink.
c) Fe (s) steht in einer Ag+-Lösung. Stelle die Oxidations- und Reduktionsteilgleichung auf.
Zementation
Fe0(s) + 2 Ag(+)(aq) ⇌ 2 Ag0(s)↓ + Fe(2+)(aq)
Teilgleichungen
Oxidation des Reduktionsmittels Eisen
Fe0(s) ⇌ Fe(2+) + 2 e(-)
Reduktion des Oxidationsmittels, Hydratisierte Silberkationen
2 Ag(+) + 2 e(-) ⇌ 2 Ag0
d) Gib mit Hilfe der Redoxreihe an, welche Metall-Ionen Elektronen aufnehmen können, wenn Kupferatome (Cu(s)) oxidieren.
Hiermit ist wohl gemeint, welche Metallionen sich durch elementares Kupfer reduzieren lassen, wobei Kupfer zu Kupfer(II)-Salzen oxidiert wird.
Alle mit E0-Werten positiver als die Kupfer-Elektrode werden durch elementares Kupfer reduziert, wobei Kupfer zu Kupfer(II)-Salzen oxidiert wird.
Beispiele:
Hg(2+) zu Hg(0)(s)
Zementation: Quecksilber(II)-Nitrat-Lösung auf ein blankes Kupferblech ergibt Quecksilbertropfen.
Zementation: Ag(+)(aq) zu Ag(0)(s), siehe Aufgabe c).
2 Ag(+)(aq) + Cu0(s) ⇌ 2 Ag0(s) + Cu(2+)(aq)
Reduktion von Fe(III) zu Fe(II)-Salzlösung
2 Fe(3+)(aq) + Cu0(s) ⇌ 2 Fe(2+)(aq) + Cu(2+)(aq)
Zementation: Gold(III)-Lsg. zu Au(0)(s)
2 Au(3+)(aq) + 3 Cu0(s) ⇌ 2 Au0(s) + 3 Cu(2+)(aq)
Zementation: Palladium(II)-Lsg. zu Pd(0)(s)
Zementation: Platin(II)-Lsg. zu Pt(0)(s)
