Chemie-Arbeitsblatt _ _ Klasse _ _ _ Name __________________________________________________________________Datum _ _ ._ _._ _

 
Die Redoxreihe der Metalle
 
Die unterschiedliche Fähigkeit, Elektronen an Reaktionspartner abzugeben, wird in den folgenden Versuchen untersucht.
V1:
Entsprechend der Anordnung in der Tabelle werden Metalle in unterschiedliche Salzlösungen anderer Metalle getaucht und die Beobachtungen an der Oberfläche bzw. in den Lösungen notiert. Eine Niederschlagsbildung auf der Metallplatte wird mit einem "+" vermerkt, keine Reaktion mit "-".
 

Metallsalz-Lösungen

Metalle

ZnSO4 (aq)

FeSO4 (aq)

CuSO4 (aq)

AgNO3 (aq)

Zn(s)

keine Reaktion!

       
Fe(s)      keine Reaktion!     
Cu(s)           keine Reaktion!   
Ag(s)          keine Reaktion!  

V2:
Ein Spatellöffel Kupfersulfat* wird in ca. 20 mL Wasser gelöst. Nach dem Auflösen wird die Temperatur gemessen - Temperaturkonstanz abwarten! Dann gibt man einen Spatellöffel Zinkpulver* hinzu, rührt um, lässt das überschüssige Zinkpulver absitzen und misst erneut die Temperatur. Der Überstand der Lösung wird mit Zn-Teststäbchen untersucht

Arbeitsaufträge zur Auswertung:
1. Formuliere für alle Versuche die entsprechenden Reaktionsgleichungen der Metalle mit den Metall-Ionen als Oxidatons- und Reduktions-Gleichung.

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? 


Wer wird von wem oxidiert? Welches Metallion ist das stärkste _____________, welches Metall das stärkste _____________ ? Ordne die Metalle bzw. Metallionen in

der Reihenfolge zunehmender ________________ - bzw. ___________________-Kraft.


3.
Interpretiere die Beobachtungen aus V2.
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".


Je nach Reaktionspartner wirken z.B. Kupfer-Atome als ______________ -mittel und werden ____________oder Kupferionen wirken als ____________ -mittel und

werden selbst zu ____________   ____________ . Das Teilchenpaar Cu/Cu2+ wird als "korrespondierendes Redoxpaar" bezeichnet. Ordnet man die Redoxpaare

aus Metallatomen und korrespondieren Metallionen nach dem __________ -vermögen der ______________bzw. dem _________-vermögen der

________________, so erhält man die Redoxreihe der Metalle.

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?
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!
3. Wie kann man das Redoxpaar Pb/Pb2+ experimentell in die Redoxreihe einsortieren?

 

Lösungen:

 
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 Elekronen 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.
 

update: 18.10.15                                                                                                                                                                                       zurück      zur Hauptseite