Aufgaben zu RedOx-Reaktionen

Bestimme die Oxidationszahlen der folgenden Moleküle.

Bestimme die Oxidationszahl von Eisen in $Fe,\ Fe^{2+}$ und $Fe_2O_3$ .

Bestimme die Oxidationszahl von $Zn^{2+}$ .

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Bestimmen von Oxidationszahlen
Das zweifach positiv geladene Zink-Ion erhält die Oxidationszahl +II.
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Die Oxidationszahl eines Ions entspricht immer dessen Ladung.
Bestimme die Oxidationszahl von $H_2SO_4$ .

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Bestimmen von Oxidationszahlen
Die Oxidationszahl von Sauerstoff beträgt -II, von Wasserstoff -I. Die Summe der Oxidationszahlen des Moleküls muss 0 betragen, da es nicht geladen ist.
Die Oxidationszahl von Schwefel lässt sich wie folgt berechnen:
$2\ \cdot\ +I\ \ =\ +2\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \left|\ Ox.Zahl\ von\ H\right|$
$4\ \cdot\ -II\ \ =\ -8\ \ \ \ \ \ \ \ \ \left|Ox.Zahl\ von\ O\right|$
$0\ =\ -\ 8\ +2+\ x\ \ \ \ \ \left|x\ =\ Ox.Zahl\ von\ S\right|$
$x\ =\ -8\ +2\ =\ +6\ \ \left|+VI\ =\ Ox.Zahl\ von\ S\right|$
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Die Oxidationszahl von Sauerstoff in einer Verbindung beträgt immer -II, die von Wasserstoff immer +I. Die Summe der Oxidationszahlen muss in einem Molekül immer dessen Ladung entsprechen.
Bestimme die Oxidationszahl von $SO_4^{2-}$ .

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Bestimmung von Oxidationszahlen
Die Oxidationszahl von Sauerstoff beträgt -II. Die Summe der Oxidationszahlen des Moleküls muss -2 betragen, da es zweifach negativ geladen ist.
Die Oxidationszahl von Schwefel lässt sich wie folgt berechnen:
Die Oxidationszahl von Schwefel lässt sich wie folgt berechnen:
$4\ \cdot\ -II\ \ =\ -8\ \ \ \ \ \ \ \ \ \left|Ox.Zahl\ von\ O\right|$
$-2\ =\ -\ 8+\ x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \left|x\ =\ Ox.Zahl\ von\ S\right|$
$x\ =\ -8\ +2\ =\ +6\ \ \left|+VI\ =\ Ox.Zahl\ von\ S\right|$
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Die Oxidationszahl von Sauerstoff in einer Verbindung beträgt immer -II. Die Summe der Oxidationszahlen muss in einem Molekül immer dessen Ladung entsprechen.
Bestimme die Oxidationszahl von $CH_2OH$ .

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Bestimmen von Oxidationszahlen
Die Oxidationszahl von Sauerstoff beträgt -II, von Wasserstoff -I. Die Summe der Oxidationszahlen des Moleküls muss 0 betragen, da es nicht geladen ist.
Die Oxidationszahl von Kohlenstof lässt sich wie folgt berechnen:
$3\ \cdot\ +I\ \ =\ +3\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \left|\ Ox.Zahl\ von\ H\right|$
$1\ \cdot\ -II\ \ =\ -2\ \ \ \ \ \ \ \ \left|Ox.Zahl\ von\ O\right|$
$0\ =\ -\ 2\ +3+\ x\ \ \ \ \ \left|x\ =\ Ox.Zahl\ von\ C\right|$
$x\ =\ -2\ +3\ =\ -1\ \ \left|-I\ =\ Ox.Zahl\ von\ C\right|$
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Die Oxidationszahl von Sauerstoff in einer Verbindung beträgt immer -II. Die Summe der Oxidationszahlen muss in einem Molekül immer dessen Ladung entsprechen.

Begründe ausführlich ob und wenn ja warum es sich bei folgenden Reaktionen um RedOx-Reaktionen handelt.

$2\ H_2\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 2\ H_2O$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Bestimmen von Oxidationszahlen
Bestimme zunächst alle Oxidationszahlen.
Die Oxidationszahlen der Atome ändern sich mit der Reaktion.
Bei der Oxidationsreaktion nimmt die Oxidationszahl zu, da Elektronen abgegeben werden.
Dei der Reduktionsreaktion nimmt die Oxidationszahl ab, da Elektronen aufgenommen werden.
Die Wasserstoffatome werden oxidiert, sie geben jeweils ein Elektron ab und ihre Oxidationszahl erhöht sich somit jeweils von 0 zu +I.
Die Sauerstoffatome werden reduziert, sie nehmen jeweils zwei Elektronen auf und ihre Oxidationszahl verringert sich von 0 zu -II.
Da sowohl eine Oxidations- als auch eine Reduktionsreaktion stattfindet handelt es sich hier um eine RedOx-Reaktion.
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Bestimme zunächst alle Oxidationszahlen und überlege dir, was genau eine RedOx-Reaktion ausmacht.
$CuO\ +\ Zn\ \longrightarrow\ Cu\ +\ ZnO$

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: Bestimmen von Oxidationszahlen
Bestimme zunächst alle Oxidationszahlen.
Die Oxidationszahlen der Atome ändern sich mit der Reaktion.
Bei der Oxidationsreaktion nimmt die Oxidationszahl zu, da Elektronen abgegeben werden.
Dei der Reduktionsreaktion nimmt die Oxidationszahl ab, da Elektronen aufgenommen werden.
Das Zinkatom wird oxidiert, es gibt zwei Elektronen ab und seine Oxidationszahl erhöht sich somit von 0 zu +II.
Das Kupferatom wird reduziert, es nimmt zwei Elektronen auf und seine Oxidationszahl verringert sich von +II zu 0.
Somit handelt es sich auch hierbei um eine Redoxreaktion.
Da sowohl eine Oxidations- als auch eine Reduktionsreaktion stattfindet handelt es sich hier um eine RedOx-Reaktion.
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Bestimme zunächst alle Oxidationszahlen und überlege dir, was genau eine RedOx-Reaktion ausmacht.

Bestimme für die folgenden Redoxreaktionen jeweils die Teilgleichungen für Oxidation und Reduktion. Die Reaktionen laufen im basischen Milieu ab.

$Ca\ +\ Cl_2\ \longrightarrow\ CaCl_2$
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: RedOx-Reaktionen
Bestimmen der Oxidationszahlen.
Betrachtung der Oxidationszahlen auf Edukt- und Produktseite der jeweils zusammengehörenden Atome.
Oxidation
Vergrößert sich die Oxidationszahl des Atoms so handelt es sich um die
Oxidation.
Die Oxidationszahl des Calciumatoms vergrößert sich von 0 auf +II. Es werden also $2\ e^-$ abgegeben. Abgegebene Elektronen werden auf die rechte Seite der Reaktionsgleichung geschrieben.
Der nächste Schritt ist der Ladungsausgleich, da auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung die gleiche Anzahl an Ladungen vorkommen muss.
In diesem Fall sind die Ladungen bereits durch das $Ca^{2+}$ -Ion ausgeglichen.
Zuletzt muss überprüft werden ob ein Stoffausgleich nötig ist. Denn auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung muss dieselbe Anzahl an Atomen stehen. Ein Stoffausgleich ist hier nicht nötig.
Reduktion
Verkleinert sie sich, so handelt es sich um die Reduktion.
Die Oxidationszahl der Chloratome verkleinert sich von 0 auf -I. Es werden also $2\ e^-$ aufgenommen. Aufgenommene Elektronen werden auf die linke Seite der Reaktionsgleichung geschrieben.
Der nächste Schritt ist der Ladungsausgleich, da auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung die gleiche Anzahl an Ladungen vorkommen muss.
In diesem Fall sind die Ladungen bereits durch die $Cl^-$ -Ionen ausgeglichen.
Zuletzt muss überprüft werden ob ein Stoffausgleich nötig ist. Denn auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung muss dieselbe Anzahl an Atomen stehen. Ein Stoffausgleich ist hier nicht nötig.
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Bestimme zunächst die Oxidationszahlen.
Überlege dir danach welche Teilreaktionen es gibt und bei welcher es sich um die Reduktion beziehungsweise Oxidation handelt.
Um die Teilgleichungen vollständig aufzustellen musst du folgende Schritte beachten.
Elektronen aufschreiben
Ladungsausgleich
Stoffausgleich
$Fe_2O_3\ +\ 3\ CO\ \longrightarrow\ 2\ Fe\ +\ 3\ CO_2$
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: RedOx-Reaktionen lösen
Bestimmen der Oxidationszahlen.
Betrachtung der Oxidationszahlen auf Edukt- und Produktseite der jeweils zusammengehörenden Atome.
Oxidation
Vergrößert sich die Oxidationszahl des Atoms so handelt es sich um die
Oxidation.
Die Oxidationszahl des Kohlenstoffatoms vergrößert sich von +II auf +IV. Es werden also $6\ e^-$ abgegeben. Abgegebene Elektronen werden auf die rechte Seite der Reaktionsgleichung geschrieben.
Der nächste Schritt ist der Ladungsausgleich, da auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung die gleiche Anzahl an Ladungen vorkommen muss.
In diesem Fall müssen Sechs negative Ladungen der Elektronen ausgeglichen mithilfe von $OH^-$ -Ionen werden.
Zuletzt muss überprüft werden ob ein Stoffausgleich nötig ist. Denn auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung muss dieselbe Anzahl an Atomen stehen. Für den Stoffausgleich werden Wassermoleküle verwendet.
Reduktion
Verkleinert sie sich, so handelt es sich um die Reduktion.
Die Oxidationszahl der Eisenatome verkleinert sich von +III auf 0. Es werden also $6\ e^-$ aufgenommen. Aufgenommene Elektronen werden auf die linke Seite der Reaktionsgleichung geschrieben.
Der nächste Schritt ist der Ladungsausgleich, da auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung die gleiche Anzahl an Ladungen vorkommen muss.
In diesem Fall müssen 6 negative Ladungen der Elektronen durch $OH^-$ -Ionen ausgeglichen werden.
Zuletzt muss überprüft werden ob ein Stoffausgleich nötig ist. Denn auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung muss dieselbe Anzahl an Atomen stehen. Der Stoffausgleich findet mit Wassermolekülen statt.
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Bestimme zunächst die Oxidationszahlen.
Überlege dir danach welche Teilreaktionen es gibt und bei welcher es sich um die Reduktion beziehungsweise Oxidation handelt.
Um die Teilgleichungen vollständig aufzustellen musst du folgende Schritte beachten.
Elektronen aufschreiben
Ladungsausgleich
Stoffausgleich
$2\ CH_2O\ +\ O_2\ \longrightarrow\ 2\ CH_2O_2$
Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: RedOx-Reaktionen
Bestimmen der Oxidationszahlen.
Betrachtung der Oxidationszahlen auf Edukt- und Produktseite der jeweils zusammengehörenden Atome.
Oxidation
Vergrößert sich die Oxidationszahl des Atoms so handelt es sich um die
Oxidation.
Die Oxidationszahl des Kohlenstoffatoms vergrößert sich von +II auf +IV. Es werden also $2\ e^-$ pro Kohlenstoffatom abgegeben. Da es zwei Kohlenstoffatome gibt werden insgesamt $4\ e^-$ abgegeben. Abgegebene Elektronen werden auf die rechte Seite der Reaktionsgleichung geschrieben.
Der nächste Schritt ist der Ladungsausgleich, da auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung die gleiche Anzahl an Ladungen vorkommen muss.
In diesem Fall muss nicht ausgeglichen werden.
Zuletzt muss überprüft werden ob ein Stoffausgleich nötig ist. Denn auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung muss dieselbe Anzahl an Atomen stehen. Für den Stoffausgleich werden Wassermoleküle verwendet. Hier ist kein Stoffausgleich nötig.
Reduktion
Verkleinert sich die Oxidationszahl des Atoms so handelt es sich um die Reduktion.
Die Oxidationszahl der Sauerstoffatome verkleinert sich von 0 auf -II. Es werden also $2\ e^-$ pro Sauerstoffatom abgegeben. Da es zwei Sauerstoffatome gibt werden insgesamt $4\ e^-$ abgegeben.. Aufgenommene Elektronen werden auf die linke Seite der Reaktionsgleichung geschrieben.
Der nächste Schritt ist der Ladungsausgleich, da auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung die gleiche Anzahl an Ladungen vorkommen muss.
In diesem Fall ist die Gleichung bereits ausgeglichen.
Zuletzt muss überprüft werden ob ein Stoffausgleich nötig ist. Denn auf beiden Seiten der Reaktionsgleichung muss dieselbe Anzahl an Atomen stehen. Der Stoffausgleich findet mit Wassermolekülen statt. Hier ist kein Stoffausgleich nötig.
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Bestimme zunächst die Oxidationszahlen.
Überlege dir danach welche Teilreaktionen es gibt und bei welcher es sich um die Reduktion beziehungsweise Oxidation handelt.
Um die Teilgleichungen vollständig aufzustellen musst du folgende Schritte beachten.
Elektronen aufschreiben
Ladungsausgleich
Stoffausgleich

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Stelle zu folgender chemischen Reaktion zunächst die Reaktionsgleichung auf und arbeite daran die gelernte Schrittfolge zur Bestimmung der RedOx-Gesamtreaktion ab:

Permanganationen ( $MnO_4^-$ ) reagieren im sauren Milieu mit Chloridionen zu elementarem Chlor und Mangan(II)-Ionen.

Für diese Aufgabe benötigst Du folgendes Grundwissen: RedOx-Reaktionen

1) Summengleichung aufstellen

2) Bestimmen der Oxidationszahlen

Das Manganatom erhält die Oxidationszahl +VII, da das Manganation einfach negativ geladen ist, die Summe seiner Oxidationszahlen somit -I ergeben muss, und vier Sauerstoffatome enthalten sind, welche jeweils die Oxidationszahl -II besitzen.

Die Oxidationszahl des Chlor-Ions und des Mangan-Ions entspricht deren Ladung.

Elementares Chlor hat die Oxidationszahl 0.

3) Zuordnung der Reaktionspärchen

Die Oxidationszahl des Manganatoms verringert sich, Mangan wird reduziert. Die der Chloratome erhöht sich, Chlor wird oxidiert.

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

4) Einzeichnen der übertragenen Elektronen

Jedes Chloratom gibt ein Elektron ab, somit erhöht sich die Oxidationszahl jeweils von -I auf 0.

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

Das Manganatom nimmt fünf Elektronen auf und verringert seine Oxidationszahl somit von +VII auf +II.

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

5) Ladungsausgleich

Im nächsten Schritt müssen die Ladungen in den Reaktionsgleichungen ausgeglichen werden. Diese Reaktion findet in saurem Milieu statt, das heißt es wird mit $H_3O^+$ -Ionen ausgeglichen.

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

In der Oxidationsreaktion sind die Ladungen bereits ausgeglichen.

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

Hier müssen Ladungen ausgeglichen werden. Zähle dazu am besten wieviele Ladungen du auf jeder Seite hast und gleiche danach aus.

6) Stoffausgleich

Nun muss noch die Anzahl der Atome auf beiden Seiten der Gleichung ausgeglichen werden.

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

Hier muss nicht ausgeglichen werden.

\displaystyle Ox:\ 2\ Cl^{-\ }\ \longrightarrow\ Cl_{2\ }\

7) Ausgleich der Elektronen

Zunächst vergleicht man die abgegebenen Elektronen bei der Oxidation mit den aufgenommenen bei der Reduktion. Dabei fällt auf, dass nur zwei Elektronen abgegeben werden, aber fünf aufgenommen werden. Damit die Anzahl übereinstimmt, musst man also die Oxidationsgleichung mit 5 multiplizieren und die Reduktionsgleichung mit 2.

Nun stimmt die Elektronenanzahl bei Oxidation und Reduktion überein:

8) Aufstellen der Gesamtgleichung

Um die Gesamtgleichung aufzustellen müssen einfach beide Reaktionsgleichungen zusammengefasst werden.

9) Kürzen der Gesamtgleichung

Nun kann alles gekürzt werden, was auf beiden Seiten der Gleichung vorkommt.

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Welche Produkte entstehen bei der Verbennung von Methan?

$\displaystyle 0$	$=$	$\displaystyle 2\cdot OZ_{Fe}+3\cdot OZ_O$
	$=$	$\displaystyle 2\cdot OZ_{Fe}+3\cdot\left(-2\right)$
	$=$	$\displaystyle 2\cdot OZ_{Fe}-6$	$\displaystyle +6$
$\displaystyle 6$	$=$	$\displaystyle 2\cdot OZ_{Fe}$	$\displaystyle :2$
$\displaystyle 3$	$=$	$\displaystyle OZ_{Fe}$