Schwerpunkt 2 - Spalatin Gymnasium

Abi-Vorbereitungs-Aufgaben
Schwerpunkt 1: Atombau-Aufgaben
Vergleiche das Bohr’sche Schalenmodell mit dem Bohr-Sommer-feld’schen Atommodell!
Worin unterscheiden sich Haupt- und Nebengruppenelemente bzgl. Atombau und Ionisierung?
Gib die Elektronenkonfiguration von Vanadium, Germanium, Iod und Kupfer an – jedes in einer
anderen Darstellungsform, und zwar:
 Energieniveauschema nach Pauling
 ausführliche Konfigurations-Schreibweise
 abgekürzte Konfigurationsschreibweise
 Pauling-Schreibweise
Zeige anhand der Pauling-Schreibweise, weshalb Mangan, Kohlenstoff und Eisen jeweils in
der Ox-Stufe +2 stabil sind!
Schwerpunkt 2: Redox-Reaktionen
Gib die Formeln folgender Salze an:
Cobalt(III)oxid, Mangan(II)nitrat, Molybdän(VI)oxid, Kupfer(I)phosphat,
Eisen(III)carbonat, Natriumsulfit, Zink(II)nitrit, Osmium(VIII)fluorid
Bestimme die Oxidationszahlen in den Verbindungen!
H3BO3, NH4Cl, KClO3, K2MnO4, NaIO4, CH3-CH2-COH, FeHO2 (= Rost)
Kennzeichne bei folgenden Reaktionen Oxidation u. Reduktion!
a) Wasser-Elektrolyse
b) Magnesium reagiert mit Schwefelsäure
c) Verbrennung von Ethen
d) Thermit-Verfahren
Stelle Redox-Gleichungen mit dem vierschrittigen Verfahren auf:
a) Oxidation von Eisen(II)chlorid zu Eisen(III)chlorid mit KMnO4 im sauren Milieu
b) Kaliumsulfit wird mit Kaliumpermanganat im neutralen Milieu zu Kaliumsulfat oxidiert.
c) KMnO4 oxidiert im basischen Milieu SO2 zu SO3.
Erläutere die Redox-Vorgänge, die ein C-Atom im Hochofen-Prozess durchläuft!
Sprich über die Verwendung von Stählen!
Erkläre den Nachweis von Chlor!
Erläutere an einem Bsp., wie aus einem sulfidischen Erz ein Metall gewonnen werden kann!
Lösungen
Gemeinsamkeiten:
* Atomkern mit Protonen
* Elektronen sind auf Schalen verteilt
* Elektronen haben verschieden viel Energie
* nur energiereiche Elektronen sind an Bindung beteiligt
Unterschiede: Das Bohr-Sommerfeld’sche Atommodell besagt:
* Die Elektronen einer Schale sind nicht alle energetisch gleich.
* Pauli-Prinzip
* einige Elektronen der 4. Schale sind energetisch günstiger als
einige Elektronen der 3. Schale usw.
Atombau: Das energiereichste Elektron in einem NG-Element ist in einem dNiveau der zweitäußersten Schale. Bei HG-Elementen ist das energiereichste
Elektron in einem s- oder p-Niveau der äußersten Schale.
Ionisierung: HG-Elemente wollen ganz volle oder ganz leere p- und d-Niveaus
und haben daher meist nur eine stabile Oxidationsstufe.
NG-Elemente haben normalerweise mehrere aber nur positive stabile OxStufen. Sie haben verschiedenste Möglichkeiten, mehr oder minder stabile
Elektronenanordnungen zu erreichen.
Ge: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2
I: [Kr] 5s2 4d10 5p5
4s
Cu:
[Ar]
3d
↑
↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓
4s
Mn
3d
[Ar] ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↑
2s
C
4p
2p
4s
Fe [Ar] ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ ↑ ↑
[He] ↑↓ ↑ ↑
Cobalt(III)oxid = Co2O3
Molybdän(VI)oxid = MoO3
Eisen(III)carbonat = Fe2(CO3)2
Zink(II)nitrit = Zn(NO2)2
+1 +3-2
-3 +1 –1
+1+5-2
3d
+1 +6 -2
Mangan(II)nitrat = Mn(NO3)2
Kupfer(I)phosphat = Cu3PO4
Natriumsulfit = Na2SO3
Osmium(VIII)fluorid = OsF8
+1 +7-2
-3+1
-2+1 +1-2+1 +3 +1 -2
H3BO3, NH4Cl, KClO3, K2MnO4, NaIO4, CH3-CH2-COH, FeHO2 (= Rost)
Kennzeichne bei folgenden Reaktionen Oxidation u. Reduktion
a)
+1 -2
±0
±0
±0
2 H2O  2 H2 + O2
+1 +6 –2
±0
+1 -2
Reduktion
Oxidation
+4 –2
c) C2H4 + 3O2  2H2O + 2CO2
±0
+3
b)
–2
±0
+3 -2
d) 2Al + Fe2O3  2Fe + Al2O3
Reduktion
Oxidation
Reduktion
Oxidation
a)
+2 +6 -2
b) Mg + H2SO4  H2 + MgSO4
Reduktion
Oxidation
-2 +1
±0
Oxidation:
Reduktion:
Redox:
Trockenform:
Fe2+
8H+ + MnO4- + 5e5 Fe2+ + 8 H+ + MnO45 FeCl2 + 8 HCl + KMnO4
Oxidation:
Reduktion:
SO32- + 2OHMnO4- + 3e- + 4H+




Fe3+ + e| 5
2+
Mn + 4H2O
| 1
3+
2+
5 Fe + Mn + 4 H2O
5 FeCl3 + MnCl2 + 4 H2O + KCl
 SO42- + 2e- + H2O
 MnO2 + 2 H2O
| 3
| 2
Redox:
3SO32- + 6OH- + 2MnO4- + 8H+  3SO42- + 7H2O + 2 MnO2
Trockenform: 3K2SO3 + 2KMnO4 + 2HCl  3K2SO4 + H2O + 2MnO2 + 2KCl
c)
Oxidation:
Reduktion:
SO2 + 2OHMnO4- + e-
 SO3 + 2e- + H2O
 MnO42-
| 1
| 2
Redox:
SO2 + 2OH- + 2 MnO4-  SO3 + H2O + 2MnO42Trockenform: SO2 + 2 KOH + 2 KMnO4  SO3 + H2O + 2K2MnO4




Anfangs liegt C im Koks in der Oxidations-Stufe ±0 vor.
Oxidation mit Luftsauerstoff zu CO (Ox-Stufe +2)
Oxidation mit Eisenoxid zu CO2 (Ox-Stufe +4)
Ein Teil des Kohlenstoffs bleibt unverbraucht im Gusseisen (Ox-Stufe ±0)

Ein Teil des CO wird von Eisen zu irgendwelchen Carbiden (Ox-Stufe –4) reduziert.
normaler Stahl: Großkonstruktionen wie Schiffe
mit Ni/Cr/... veredelter Stahl: für Werkzeuge und Gebrauchsgegenstände
 Nachweismittel: Kaliumiodid-Stärke-Papier
 Cl2 oxidiert das Iodid zu Iod: Cl2 + 2I-  2Cl- + I2
 I2 färbt die Stärke im Papier dunkelviolett
Bsp.: Erz = Nickel(II)sulfid
 Schritt 1 = Rösten des Erzes: 2NiS + 3O2  2NiO + 2SO2
 Schritt 2 = Reduktion des Oxides, z.B. mit Kohlenstoff
(oder CO oder H2 oder Al oder ...)
2 NiO + C  2Ni + CO2