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Übung Redoxreaktionen

Aufgabe 4: Blei(II)-oxid und Kohlenstoff

Die folgende Redoxgleichung zur Reaktion von Blei(II)-Oxid und Kohlenstoff soll ausgeglichen werden:

PbO + C \longrightarrow ?

Blei(II)-Oxid und Kohlenstoff reagieren zu elementarem Blei und Kohlenstoffdioxid.


Grundlagen


Video

Direktlink zum Video auf Youtube

Zusammenfassung in Textform (mit Zeitangaben)

Aufstellen von Redox-Gleichung Aufgabe 4 – Blei und Kohlenstoff

 

Die schon im Basisvideo erwähnten Bedingungen für Redoxreaktionen :

1. Die Summe vom Oxidationsmittel abgegebenen Elektronen muss mit der Summe aller vom Reduktionsmittel aufgenommenen Elektronen übereinstimmen.

-> Die Änderung der Oxidationszahl ist der Faktor, der jeweils vor die andere Teilreaktion geschrieben wird.

2. Die Summe der Ionenladungen muss auf beiden Seiten der Gleichung identisch sein.

3. Die Anzahl der Atome muss auf beiden Seiten der Gleichung identisch sein.

 

Redox-Aufgabe im Video :

 

PbO + C -> ?

(Bleioxid + elementarer Kohlenstoff -> ?)

 

Bei dieser Aufgabe ist der Unterschied, dass nur die Edukte gegeben sind und man sich die Produkte vorerst erschließen muss. (00:08)

 

PbO + C -> Pb + CO2

(Bleioxid + elementarer Kohlenstoff -> elementares Blei + Kohlendioxid)

 

Nun ist die Reaktionsgleichung vollständig und die Vorgehensweise beim Ausgleichen einer Redoxreaktion folgt wie gehabt in drei Schritten:

Um in der Redoxreaktion festzustellen welcher Stoff als Reduktions- oder als Oxidationsmittel fungiert, ist es in der Vorbereitung notwendig die Oxidationszahlen jedes Stoffes zu bestimmen. (00:17)

 

Pb+IIO-II + C0 -> Pb0 + C+IVO2-II

 

Falls du hierbei Probleme hast solltest du dir folgendes Video noch einmal ansehen:

 

 Bestimmung von Oxidationszahlen

 

Im folgenden ersten Schritt wird festgelegt welche Stoffe als Reduktions- und Oxidationsmittel agieren und bestimmt die Änderung der stöchiometrischen Faktoren (00:45):

Erhöht sich die Oxidationszahl eines Stoffes, ist dieser Teil der Oxidation.

Im Video ist dies beim Kohlenstoff der Fall. Die Oxidationszahl erhöht sich von 0 auf +IV.

Verringert sich die Oxidationszahl eines Stoffes im Laufe der Reaktion ist dieser Stoff Teil der Reduktion.

Im Video ist dies beim Blei der Fall. Die Oxidationszahl verringert sich von +II auf 0.

Nun gleicht man die Anzahl der aufgenommen und abgegebenen Elektronen in der Gleichung aus (Siehe Bedingung 1). Hierzu bestimmt man die Differenz der Oxidationszahlen innerhalb der Teilreaktionen. (00:52)

Am Beispiel vom Kohlenstoff (Oxidation): 0 zu +IV Differenz = 4. Am Beispiel Blei (Reduktion) : +II zu 0 Differenz = 2. Die Differenzen werden als stöchiometrischer Faktor jeweils vor die andere Teilreaktion geschrieben.

 

4 PbO + 2 C -> 4 Pb + 2 CO2

 

Die erste Bedingung ist damit erfüllt.

Für den zweiten Schritt, dem Ausgleichen der Ionenladungen (Siehe Bedingung 2) müssen alle Ladungen auf jeder Seite der Gleichung gezählt und addiert werden. (01:19)

 

4 PbO + 2 C -> 4 Pb + 2 CO2

0 -> 0

(Alle beteiligten Stoffe sind nicht geladen!)

 

Da die Ladungen auf beiden Seiten gleich sind, muss kein Ausgleich durch Protonen oder Hydroxidionen geschehen.

Um die letzte Bedingung zu erfüllen müssen im dritten Schritt vorerst die einzelnen Atome auf beiden Seiten der Gleichung gezählt werden. Ist die Anzahl der Atome auf den beiden Seiten verschieden müssen diese auf der anderen Seite ergänzt werden. (01:35)

Im Beispiel (links/rechts):

Pb: 4 / 4

O: 4 / 4

C: 2 / 2

Da die Anzahl der Atome auf beiden Seiten gleich ist, braucht hier ebenfalls nichts ergänzt werden. Die Reaktionsgleichung war somit schon nach dem ersten Schritt vollständig ausgeglichen.

 

4 PbO + 2 C -> 4 Pb + 2 CO2

 

Die Gleichung kann man kürzen, wenn die stöchiometrischen Faktoren einen kleinsten gemeinsamen Teiler haben. Bei diesem Beispiel wird die Gleichung durch 2 dividiert.

 

2 PbO + 1 C -> 2 Pb + 1 CO2


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Diskussion

Kommentare   

 
0 # Redoxgleichunge n aufgeschlüsseltadligeanna 2015-06-22 15:25
Hallo,

wir müssen in der Schule leider immer die getrennten Gleichungen, also jeweils die Oxidation und die Reduktion aufschreiben und diese beiden dann zusammenfassen. Auch, wenn mir deine Vorgehensweise als einfacher erscheint, gibt es ja trotzdem auch einen Punkt auf die Einzelgleichung en. Somit stehe ich bei dieser Reaktion vor einem Problem:

Als Oxidation habe ich folgendes notiert:
C -> CO2 + 4e-

Reduktion:
PbO + 2e- -> Pb

Jetzt muss ich aber bei beiden Gleichungen den Sauerstoff ausgleichen. Wie mache ich das denn am besten?

Vielen Dank für deine Hilfe!
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+1 # RE: Redoxgleichunge n aufgeschlüsseltAlex 2015-06-22 17:15
Zuerst gleichst du die Elektronen aus - das was ein Stoff abgibt, muss der andere aufnehmen oder umgekehrt, je nachdem.
In diesem Fall erweiterst du einfach die zweite Gleichung mit 2 und fasst beides zusammen, fertig.

Klar?

Grüße,

alex
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0 # RE: Übung Redoxreaktion 4 - Bleioxid und KohlenstoffMax 2014-03-19 18:26
Hallo,

meine 2. Frage:

Ich würde jetzt nicht draufkommen das Kohlenstoffdiox id gebildet wird, sondern hätte die Redoxreaktion mit Kohlenstoffmono xid gemacht.

Am Ende kommt die Ausgangsgleichu ng, sprich PbO + C => Pb + CO bei mir raus.

Wäre das auch eine Redoxgleichung bzw. wäre das auch eine mögliche Lösung?
An sich wird ja das Kohlenstoff oxidiert und dass Bleioxid reduziert.

Falls der Ansatz falsch ist, gibt es irgendwelche Tipps die mich auch auf das CO2 kommen lassen würden?

Gruß
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0 # RE: Übung Redoxreaktion 4 - Bleioxid und KohlenstoffAlex 2014-03-19 19:16
Ja, wäre denkbar, hat aber praktisch keine Relevanz - das würde erst bei sehr hohen Temperaturen passieren und macht das ganze bedeutend komplizierter, auch wenn deine Gleichung erstmal wie eine tolle "Abürzung" wirkt.
Es gibt ein Gleichgewicht zwischen Kohlenstoffmono xid und -dioxid, das Boudouard-Gleichgewicht:

de.wikipedia.org/.../...

(Spielt zB. beim Hochofenprozess eine Rolle)

Tipps? Im CO2 hättest du die höchstmögliche Oxidationsstufe mit +IV - warum etwas anderes nehmen, wenn einem kein plausibler Grund einfällt wieso die Oxidation "auf halber Strecke stoppt"?
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+1 # RE: Übung Redoxreaktion 4 - Bleioxid und KohlenstoffAlex 2013-08-09 15:10
Hi,

bitte entschuldige die sehr späte Antwort! Dein Kommentar ist im Urlaub wohl untergegangen und ich habe ihn erst jetzt beim Überarbeiten wieder entdeckt.

Auch wenn es dir vielleicht leider nicht mehr hilft, antworte ich trotzdem da die Frage häufig vorkommt.

Blei steht in der 4. HG, hat also 4 Valenzelektrone n, 2 befinden sich in einem s-Orbital, 2 in p-Orbitalen. da halb-, voll- und leer-besetzte Orbitale stabil sind, gibt es nun mehrere mögliche stabile ionische Formen: +II und +IV - einmal bei Abgabe der p-Elektronen, und einmal wenn alle Valenzelektrone n abgegeben werden.

So kann man sich die möglichen Stufen für jedes Element prinzipiell herleiten, meist werden aber bekannte Verbindungen abgefragt.

Mehr dazu gibts hier beim Beitrag zum Bestimmen der elektronischen Konfiguration: alteso.de/.../...
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0 # IonisierungJens 2013-07-06 15:15
Hallo,
woher weiß ich bei einer Reaktion, wie bei dieser, wenn die Ionenladung der Produkte nicht gegeben sind, was für Ionen oder eben nicht sie annehmen? In diesem Fall tritt ja Blei elementar auf und eben nicht zb. mit 2+ , aber woher weiß ich das? Kann man das aus dem Periodensystem einfach ablesen, oder gibt es da eine Regel für? Ich kann nämlich die ganzen Sachen zu den Redoxreaktionen , jedoch fehlt mir der erste Schritt welche Ionenladung das Produkt annimmt.
Gruß Jens
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