Übungsaufgaben – Redoxreaktionen, Bildung und Eigenschaften von Salzen

Aufgaben: Redoxreaktionen, Bildung und Eigenschaften von Salzen

Sie benötigen das Periodensystem der Elemente!

  1. Notieren Sie für die Synthesen der folgenden Salze jeweils die Wortgleichung, die beiden Teilgleichungen der Ionenbildung (Elektronenaufnahme, Elektronenabgabe) sowie die Gesamtgleichung der chemischen Reaktion: \(AlF_3\), \(Fe_2O_3\), \(KI\)
  1. Die Synthesen der Salze finden durch den Übergang von Elektronen statt und sind demnach Redoxreaktionen. Ordnen Sie der Herstellung von Aluminiumtrifluorid (Gleichungen, Formeln) die nachfolgenden Begriffe begründet zu: Oxidation, Reduktion, Elektronendonator, Elektronenakzeptor, Oxidationsmittel, Reduktionsmittel
  1. Benennen Sie die folgenden Salze: \(NaCl\), \(Li_2S\), \(Fe_2O_3\), \(Al_2(CO_3)_3\), \(Na_3PO_4\)
  1. Definieren Sie den Begriff Oxidationszahl und ermitteln Sie diese für die Elemente der folgenden Verbindungen: \(Cl_2\), \(H_2SO_4\), \(CaCl_2\), \(Al_2(CO_3)_3\), \(Na_3PO_4\), \(NO_2\)
  1. Erläutern Sie den allgemeinen Lösungsvorgang eines Salzes in Wasser. Beurteilen und vergleichen Sie die Löslichkeit der folgenden Salze: \(NaCl\), \(KCl\), \(CaCl_2\)

Lösungen

Bildung des Salzes Aluminiumtrifluorid:

Wortgleichung:                       \(Aluminium+Fluor\rightarrow Aluminiumtrifluorid\)

Elektronenabgabe:                 \(2Al\rightarrow2Al^{3+}+6e^-\)            /x2

Elektronenaufnahme:            \(3F_2+6e^-\rightarrow6F^-\)              /x3

Gesamtgleichung:                   \(2Al+3F_2\rightarrow2Al^{3+}+6F^-\)

Bildung des Salzes Dieisentrioxid:

Wortgleichung:                       \(Eisen+Sauerstoff\rightarrow Dieisentrioxid\)

Elektronenabgabe:                \(4Fe\rightarrow4Fe^{3+}+12e^-\)         /x4

Elektronenaufnahme:           \(3O_2+12e^-\rightarrow6O^{2-}\)        /x3

Gesamtgleichung:                   \(4Fe+3O_2\rightarrow4Fe^{3+}+6O^{2-}\)

Bildung des Salzes Kaliumiodid:

Wortgleichung:                       \(Kalium+Iod\rightarrow Kaliumiodid\)

Elektronenabgabe:                 \(2K\rightarrow2K^++2e^-\)               /x2

Elektronenaufnahme:           \(I_2+2e^-\rightarrow2I^-\)

Gesamtgleichung:                  \(2K+I_2\rightarrow2K^++2I^-\)

Salzbildung im Kontext zur Redoxreaktion:

Elektronendonator ist das Al Atom, da es Elektronen an seinen Reaktionspartner, das \(F_2\)  Molekül, abgibt. Diese Elektronenabgabe wird als Oxidation bezeichnet. Als Reduktionsmittel wird das Al Atom durch die Elektronenabgabe oxidiert zu \(Al^{3+}\)  und reduziert gleichzeitig \(F\) Atome zu \(F^-\) Ionen.

Elektronenaktzeptor ist das \(F_2\) Molekül, da die F Atome Elektronen vom Reaktionspartner, dem Al Atom, aufnehmen. Diese Elektronenaufnahme wird als Reduktion bezeichnet. Als Oxidationsmittel werden die beiden \(F\) Atome durch die Elektronenaufnahme reduziert zu \(F^-\) und sie oxidieren gleichzeitig die \(Al\) Atome zu \(Al^{3+}\) Ionen.

Benennung der Salze:

Natriumchlorid, Dilithiumsulfid, Dieisentrioxid, Dialuminiumdicarbonat, Trinatriumphosphat

Definition und Ermittlung der Oxidationszahl:

Die Oxidationszahl gibt an, wie viele Bindungen ein Element in einer bestimmten Verbindung eingeht. Sie dient der Ermittlung der Anzahl übertragener Elektronen.

\(Cl_2\): 0

\(H_2SO_4\): +I +VI -II

\(CaCl_2\): +II -I

\(Al_2(CO_3)_3\): +III +IV -II

\(Na_3PO_4\): +I +V -II

\(NO_2\): -IV -II

Lösungsvorgang und Lösungsverhalten von Salzen:

Wassermoleküle lagern sich mit ihrem positiven Ladungsschwerpunkt an die Anionen und mit ihrem negativen Ladungsschwerpunkt an die Kationen des Ionengitters an. Durch ihre Anziehungskräfte überwinden sie die Gitterenergie und lösen damit die Ionenbindungen zwischen den Ionen des Ionengitters. Die Einzelionen werden nun aus dem Ionengitter gelöst und vollständig von Wassermolekülen umhüllt (= Hydrathülle).

\(NaCl\): sehr gut löslich

\(KCl\): mittel gut löslich (Ionenradius \(K^+\) < \(Na^+\), Gitterenergie in \(KCl\) höher als in \(NaCl\) \(CaCl_2\): schlecht löslich (Ladung \(Ca^{2+}\) > \(Na^+\), Anziehung in \(CaCl_2\) größer als in \(NaCl\) / \(KCl\), Ionenladung vor Ionenradius)

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