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Arbeitsaufträge zur Auswertung:
1.
Formuliere für alle Versuche die entsprechenden Reaktionsgleichungen der
Metalle mit den Metall-Ionen als Oxidatons- und Reduktions-Gleichung.
1. Zn(s) + FeSO4(aq) ---->
ZnSO4(aq) + Fe(s)
2. Zn(s) + CuSO4(aq) ---->
ZnSO4(aq) + Cu(s)
3. Zn(s) + 2 AgNO3(aq)
----> 2 Ag(s) + Zn(NO3)2(aq)
4. Fe(s) + CuSO4(aq) ---->
FeSO4(aq) + Cu(s)
5. Fe(s) + 2 AgNO3(aq)
----> 2 Ag(s) + Fe(NO3)2(aq)
6. Cu(s) + 2 AgNO3(aq)
----> 2 Ag(s) + Cu(NO3)2(aq)
2.
Ordne die Metalle aus
V2 zunächst nach dem
Gesichtspunkt: welche Reaktionen sind gelaufen, welche nicht? Untersuche
dann weiter: Welche Rolle übernehmen Metalle bzw. Metall-Ionen im
Redoxprozess?
Metalle
übernehmen im Redoxprozess die
Rolle der Elektronendonatoren, Metallionen die Rolle der
Elektronenakzeptoren. Manche Metallionen können aber weitere
Elektronen abgeben, wenn sie von einer niedrigeren Wertigkeits- oder
Oxidationsstufe in eine höhere übergehen, also Vorsicht! Metalle können
nur Elektronen abgeben. Von daher ist eine Reaktionsrichtung festgelegt.
Reihenfolge der Lösungswörter des Lückentextes:
Oxidationsmittel, Reduktionsmittel,
Reduktions- bzw. Oxidationskraft;
3.
Interpretiere die Beobachtungen aus
V2.
Die Lösung erwärmt sich. Mit Zn-Teststäbchen
lassen sich Zn2+-Ionen nachweisen.
4.
Welche Beziehung existiert zwischen der Bereitschaft eines Metalls,
seine Elektronen abzugeben und der Stärke des Metallions, diese
Elektronen wieder zurückzuholen? Formuliere diese Beziehung in den
Begrifflichkeiten "Elektronen-Donator" und "Elektronen-Akzeptor".
Die grundlegende Fähigkeit eines Metallatoms,
Elektronen abzugeben, sagt noch nichts aus über seine Bereitschaft, dies
auch tatsächlich zu tun. Das Metallatom bzw. sein Kern hält die
Elektronen ja fest, weil damit ein bestimmter energetischer Zustand
verbunden ist. Genauso sagt die grundlegende Fähigkeit eines Metallions,
Elektronen zurückzuholen, nichts aus über die Stärke oder Bereitschaft,
das zu tun. Auch damit ist ein bestimmter energetischer Zustand
verbunden.
Es geht also letzten Endes um die mit der Abgabe bzw. Aufnahme
verbundenen Energien, die in der Summe entscheiden, ob es zum
Elektronenaustausch zwischen dem Metallatom, das seine Elektronen
"festhält", und dem Metallion, das diese Elektronen "will", kommt.
Das Metall. das in der
Redoxreihe links oben steht, gibt Elektronen ab an das Metallion, das
unter ihm rechts steht.
Das Metall, das links steht, kann an das Metallion, das über ihm rechts
steht, keine Elektronen abgeben.
Siehe dazu auch die
Folie
Redoxreihe der Metalle-Redoxvermögen.
Konkret: Zn-Atome gibt Elektronen ab
an Cu2+-Ionen, Cu-Atome geben keine Elektronen ab an Zn2+-Ionen!
Lösungswörter des Lückentextes:
Reduktionsmittel, oxidiert, Oxidationsmittel, Metall-Atomen reduziert.
Reduktionsvermögen, Metalle, Oxidationsvermögen, Metall-Ionen;
Arbeitsaufträge:
1. Hochreines Kupfer(II)-chlorid
wird in einem Versuch benötigt und soll aus der entsprechenden Flasche
entnommen werden. Eignet sich ein Silber- oder ein Nickel-Löffel besser
dafür?
In der
Redoxreihe steht das korrespondierende
Redoxpaar Ag/Ag+
unter dem Redoxpaar Cu/Cu2+, weiter oben steht Ni/Ni2+.
Das bedeutet: Ein Silber-Löffel gibt keine Elektronen an Cu2+-Ionen
ab, dagegen ein Löffel aus Ni, weil dieser das größere
Elektronendonator-Vermögen hat, also als Reduktionsmittel fungiert.
Nickel-Ionen würden also in Lösung gehen und das Kupfersulfat
verunreinigen. Also nimmt man einen Löffel aus Silber!
2. Folgende Metalle reagieren mit folgenden Metallionen:
a) Sn(s) mit Ni2+(aq);
b) Pb(s) mit Sn2+(aq);
c) Ni(s) mit Pb2+(aq);
d) Cu(s) mit Hg2+(aq);
Welche Reaktionen sind möglich? Formuliere die Redoxgleichungen!
a) Sn(s) mit Ni2+(aq): geht
nicht, weil Ni2+
ein schwächerer Elektronenakzeptor ist und Sn ein schwächeres
Reduktionsmittel ist.
b) Pb(s) mit Sn2+(aq): geht nicht, weil Pb2+ ein
schwächerer Elektronenakzeptor ist und Sn2+ ein schwächeres
Reduktionsmittel ist.
c) Ni(s) mit Pb2+(aq): geht, weil Ni2+ ein
schwächerer Elektronenakzeptor ist und Pb ein schwächeres
Reduktionsmittel ist.
Ni(s) + Pb2+ —> Ni2+(aq) + Pb(s)
d) Cu(s) mit Hg2+(aq): geht, weil Cu ein schwächerer
Elektronendonator ist und Hg2+ ein stärkeres Oxidationsmittel
ist.
Cu(s) + Hg2+ —> Cu2+(aq) + Hg(l)
3. Wie kann man das Redoxpaar Pb/Pb2+
experimentell in die Redoxreihe einsortieren?
a) Man könnte entweder ein Bleiblech in verschiedene
Metallsalzlösungen wie Cu(II)-, (Ag(I)-, Hg(II)- und
Au(III)-Salzlösungen eintauchen. Dann müssten sich z.B. die Metalle
Kupfer, Silber, Quecksilber und Gold aus ihren Lösungen auf dem
Bleiblech abscheiden.
b) Man könnte umgekehrt die Metalle Mg, Zn, Fe, Ni und Sn
in eine
Pb(II)-Salzlösung eintauchen, dann müssten sich auf den Metallen
Mg, Zn, Fe, Ni und Sn elementares Blei abscheiden.
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