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Übung Redoxreaktionen

Aufgabe 6: Kupfer und Salpetersäure

Die folgende Redoxgleichung zur Reaktion von Kupfer mit Salpetersäure soll ausgeglichen werden:

Cu + HNO_{3} \longrightarrow Cu^{2+} + NO

 Kupfer reagiert mit Salpetersäure zu zu Kupfer(II)-Ionen und NO


Grundlagen


Video

Direktlink zum Video auf Youtube

Zusammenfassung in Textform (mit Zeitangaben)

Aufstellen von Redox-Gleichungen - Kupfer und Salpetersäure

 

Die schon im Basisvideo erwähnten Bedingungen für Redoxreaktionen:

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

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

Vorgehensweise beim Ausgleichen einer Redoxreaktion in vier Schritten an dem Beispiel:

 

Cu + HNO3 -> Cu2+ + NO

 

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. (00:27)

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:

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

Im Video ist dies beim Kupfer der Fall. Die Oxidationszahl erhöht sich von 0 auf +II (01:30)

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

Im Video ist dies beim Stickstoff aus der Salpetersäure der Fall. Die Oxidationszahl verringert sich von +V auf +II . (02:00)

 

Im zweiten Schritt 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. Am Beispiel vom Kupfer (Oxidation): 0 zu +II Differenz = 2. Am Beispiel Stickstoff (Reduktion) : +V zu +II Differenz = 3. Die Differenzen werden als stöchiometrischer Faktor jeweils vor die andere Teilreaktion geschrieben.

 

 3 Cu + 2 HNO3 -> 3 Cu2+ + 2 NO

 

Die erste Bedingung ist damit erfüllt.

 

Für den dritten Schritt, dem Ausgleichen der Ionenladungen (Siehe Bedingung 2) müssen alle Ladungen auf jeder Seite der Gleichung gezählt und addiert werden. (04:41)

Da die Reaktion in salpetersaurer Lösung abläuft, muss die Differenz der Ionenladungen zwischen den beiden Seiten mit den in der Lösung enthaltenen Protonen (H+) ausgeglichen werden. Da Protonen in der Realität nicht in wässriger Lösung einzeln vorkommen, werden anstatt dieser Oxoniumionen (H3O+) für den Ladungsausgleich benutzt. (05:35)

Im Video wird eine Ionenladungs-Differenz mit 6 Oxoniumionen ausgeglichen, die auf der linken Seite der Gleichung hinzugeschrieben werden.

 

3 Cu + 2 HNO3 + 6 H3O+ -> 3 Cu2+ + 2 NO

 

Damit sind bereits die ersten beiden  Bedingungen erfüllt

 

Um die letzte Bedingung zu erfüllen müssen im vierten 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 aufgefüllt werden. (07:02)

 

Im Beispiel (links/rechts):

Cu: 3 / 3

N: 2 / 2

O: 12 / 2 -> 10

H: 20 / 0 -> 20

 

Die 10 Sauerstoff- und 20 Wasserstoff-Atome, die auf der rechten Seite hinzugefügt werden müssen, können als 10 Wassermoleküle (H2O) zusammengefasst werden.

 

3 Cu + 2 HNO3 + 6 H3O+ -> 3 Cu2+ + 2 NO + 10 H2O

 

Somit sind alle Bedingungen erfüllt und die Redox-Gleichung ist ausgeglichen.


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Diskussion

Kommentare   

 
0 # OH-/H+ IonenLea 2016-01-21 17:19
Hallo! Erstmal danke für die guten Videos, wirklich verständlich und einfach erklärt. Ich frage mich jedoch ob es irgendeinen Trick gibt an welchem man erkennen kann ob man die Redoxgleichung mit OH-oder H+ Ionen ausgeglichen werden muss.. oder muss man das einfach wissen anhand der Stoffe?
Liebe Grüße und weiter so! :)
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0 # RE: OH-/H+ IonenAlex 2016-01-21 17:33
Da gibts leider keinen allgemeingültig en Trick...

Grüße,

alex
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0 # OxidationszahlAllyssa 2014-07-07 17:44
Ich schreibe morgen chemie und hab mir deine erklärungsvideo s schon angeguckt (sind echt gut -DANKE!!) Aber ich verstehe nicht wie man die Oxidationszahl berechnet... könntest du das hier vllt nochmal erklären? Ich schreib morgen chemie und bin echt verzweifelt! :sad:

Danke im Vorraus LG alyssa
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+1 # RE: OxidationszahlAlex 2014-07-07 19:00
Hier das Video zu den Oxidationszahlen:

alteso.de/.../...

Viel Erfolg!
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0 # TeilgleichungAnna 2014-02-25 18:11
Hallo! In der Schule müssen wir Teilgleichungen (Reduktion und Oxidation einzeln) aufschreiben und zum Schluss dann erst die Redoxreaktion. Wir hatten dieselbe Aufgabe wie im Video, allerdings hat unser Lehre uns etwas anderes angeschrieben. Wir arbeiten nur mit H+ und nicht mit H3O+, am Ende kommt (laut meines Lehrers) folgendes raus: 3Cu + 2NO3- + 8H(+)--> 3Cu2+ +2NO + 4H2O. Teilgleichung Ox: Cu --> Cu2+ +2e- (und das alles dann mal 3. Teilgleichung Red.: NO3- +3e- +4H+ --> NO + 2H2O (und das alles mal 2). Die Redoxgleichung verstehe ich, ich verstehe die Teilgleichung der Reduktion nicht. Wahrscheinlich denke ich zu kompliziert :/
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+1 # RE: TeilgleichungAlex 2014-02-26 06:46
was verstehst du an der Teilgleichung nicht?

Ich habe ein Proton in der Salpetersäure gelassen, daher stehen bei mir nur 6 statt der 8 Protonen da, sonst ist es das gleiche. War es das, was dich verwirrt hat?
Grüße,

Alex
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0 # RE: TeilgleichungAnna 2014-02-28 13:45
Ah alles klar, Brett vorm Kopf! Manchmal sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht...jetzt seh ich auch, wo die Protonen abgeblieben sind. Danke ;)
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+5 # RE: Übung Redoxreaktion 6 - Kupfer und SalpetersäureAlex 2013-11-23 19:06
@Christian

Dafür gibts keine Regel, du kannst immer beides verwenden. Es kann aber natürlich sein, dass dein Lehrer o.ä. eine Form favorisiert, die sollte man dann auch nehmen.

Die Hydroniumionen H3O+ sind auch nur ein Proton (H+) + Wasser (H2O). Damit wird verdeutlicht, dass das Proton in der Realität nicht "nackig" daher kommt, sondern von Wassermolekülen umgeben ist - das ist alles.
Mir persönlich gefällt das Rechnen nur mit den Protonen besser, weil die Zahlen kleiner bleiben, da man kein "sinnloses Wasser" (also nicht an der Reaktion beteiligts) rumschleppt.

Grüße,

alex
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0 # RE: Übung Redoxreaktion 6 - Kupfer und SalpetersäureChristian 2013-11-23 17:41
Vielen Dank für das gute Video!

Eine Frage: Was benutzt man aber nun zum Ladungsausgleic h, "nackige" Protonen H+ oder die Hydronium-Ionen (H3O+)? Anscheinend ist beides möglich, aber ich habe nicht wirklich verstanden, wann man was verwendet!

Lg Christian
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+1 # RE: Übung Redoxreaktion 6 - Kupfer und SalpetersäureAp 2013-02-10 19:23
Alles verstanden ! Vielen Dank :) !
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+3 # RE: Übung Redoxreaktion 6 - Kupfer und SalpetersäureAlex 2013-02-06 17:29
Das ist doch im Grunde das gleiche. Im Video werden nur die sich verändernden Stoffe betrachtet: Kupfer wird oxidiert, Stickstoff reduziert.
Bei dir werden dann noch die Gegenionen zum Kupfer angegeben - die Nitrationen. Diese kommen aber unverändert von der eingesetzten Salpetersäure und sind nicht direkt an der Redoxreaktion beteiligt.

Da man bei 3Mol Kupfer 6Mol Nitrationen (wg Cu(NO3)2) braucht, erhöht sich damit auch der Faktor vor der Salpetersäure: Statt "2" im Video steht dann dort eben "8"...Kann man so machen, kann man aber auch wie in der Mathematik kürzen und dann nur 6Mol Protonen/ Hydroniumionen schreiben, wie eben im Video.

Kurz: Die Reaktionen stimmen beide ;-)

[mehr Wasser ist es bei mir nur, weil ich Hydroniumionen einsetze, in deinem Beispiel aber mit "nackigen" Protonen direkt von der Säure gerechnet wird]

Verstehst du es?

Grüße,

alex
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0 # RE: Übung Redoxreaktion 6 - Kupfer und SalpetersäureAp 2013-02-06 16:55
Ich muss sagen dass das Viedo sehr gut und verständlich ist.. Wir haben diese Reaktion jedoch als Aufgabe bekommen wobei als weitere Produkte H2O und Cu(No3)2 ( Kupfernitrat) vorweggenommen wurden. Das machte die Sache schon bisschen komplizierter.. Meine Frage ist jetzt welche der Reaktionen jetzt stimmt.. Diese im Video oder : 3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4 H2O
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