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

 

Redoxpotenziale der Nichtmetalle

 
Stellvertretend für Nichtmetalle und ihre Reaktionen in wässrigen Lösungen werden die Reaktionen der Halogene in den folgenden Versuchen untersucht.
 
V1:  Zu verdünnten wässrigen Lösungen von Alkalihalogenid-Salzen werden 5 mL wässrige Lösungen der Halogene gegeben. Nach der Reaktion werden 5 mL Heptan gegeben. Die Beobachtungen werden notiert.
Halogen-Lösung Chlorwasser Cl2(aq) Bromwasser Br2(aq)
Halogenid-Ion KBr(aq) KI(aq) KCl(aq) KI(aq)
Ionenform            
Beobachtung            
mit Hexan            
Vermutetes R-Produkt            

Weitere Beobachtungen:
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V2:  In einem U-Rohr wird mit einer Platin-Elektrode (-Pol) und einer Kohle-Elektrode (-Pol) wird Salzsäure der Konzentration c(HCl) = 1 mol/L für 5 min bei einer Spannung von U = 5 V  elektrolysiert. Danach wird die Spannung zwischen den Elektroden gemessen und die Polung  bestimmt.

Beobachtung: gemessene Spannung: ____ V, Polung: -Pol: _______ -Pol: _________

V3:  In die Schenkel eines U-Rohrs mit einer Trennfritte werden einerseits Salzsäure (Pt-Elektrode, -Pol) der Konzentration c(HCl) = 1 mol/L, andererseits KBr-Lösung (Kohle-Elektrode, -Pol) der gleichen Konzentration für 5 min bei einer Gleichspannung von U = 5 V elektrolysiert. Nach der Elektrolyse wird wie in V2 die Spannung und die Polung bestimmt.

Beobachtung: gemessene Spannung: ____ V, Polung: -Pol: ________ -Pol: __________

Arbeitsaufträge:

A1:  Formuliere die Reaktionsgleichungen der Reaktionen zwischen Halogenid-Salzen und Halogenen!

A2.  Formuliere die Reaktionsgleichungen zu V2 und V3!

A3.  Wer ist bei der Reaktion Halogen-Molekül mit Halogen-Ion Reduktionsmittel und wer ist  Oxidationsmittel?

A4.  Stelle eine Redoxreihe der Halogene auf!

A5.  Vergleiche deine Aufstellung der Redoxreihe der Halogene mit der Tabelle im Buch. Ordne die Halogen-Moleküle bzw. -Ionen nach steigendem Oxidations- bzw. Reduktionsvermögen. Vergleiche mit der Redoxreihe der Metalle:  Wo sind Gemeinsamkeiten, wo sind die  Unterschiede?

A6.   Wo genau und warum arbeitet man bei den Versuchen V2 und V3 mit Kohle-Elektroden?

 

Lösungen:

 
Ergebnisse von V1:
Halogen-Lösung Chlorwasser Cl2(aq) Bromwasser Br2(aq)
Halogenid-Ion a) KBr(aq) b) KI(aq) c) KCl(aq) d) KI(aq)
Ionenform   K+(aq)  Br ̶  (aq)     K+(aq)  I ̶  (aq)   K+(aq)  Cl  ̶  (aq)       K+(aq)  I ̶  (aq)
Beobachtung   helle Braunfärbung Braunfärbung   keine Reaktion helle Braunfärbung
mit Hexan braun violett   --- violett
Vermutetes R-Produkt   Br2(aq)   I2(aq)     Cl2 (aq)     I2(aq)  

Weitere Beobachtungen: Die organische Phase (Hexan) sammelt sich oben aufgrund der geringeren Dichte. Versuch c) ist die Umkehrung von Versuch a).

V2:  Beobachtung: gemessene Spannung: 1,36 V, Polung: -Pol: Pt      -Pol: Graphit
V3:  Beobachtung: gemessene Spannung: 1,07 V, Polung: -Pol: Pt      -Pol: Graphit
Arbeitsaufträge:

A1:  Formuliere die Reaktionsgleichungen der Reaktionen zwischen Halogenid-Salzen und Halogenen!

a)    Cl2(aq)  +  2 K+(aq) Br ̶  (aq)  ---->   Br2(aq)  +  2 K+(aq)  +  2 Cl  ̶  (aq)

b)    Cl2(aq)  +  2 K+(aq) I ̶  (aq)  ---->   I2(aq)  +  2 K+(aq)  +  2 Cl  ̶  (aq)

c)    Br2(aq)  +  2 K+(aq) Cl ̶  (aq)  ---->   keine Reaktion!

d)    Br2(aq)  +  2 K+(aq) I ̶  (aq)  ---->   I2(aq)  +  2 K+(aq)  +  2 Br  ̶  (aq)

Vereinfacht:

a)    Cl2(aq)  +  2 Br ̶  (aq)  ---->   Br2(aq)  +  2 Cl  ̶  (aq)

b)    Cl2(aq)  +  2 I ̶  (aq)  ---->   I2(aq)  +   2 Cl  ̶  (aq)

d)    Br2(aq)  +  2 I ̶  (aq)  ---->   I2(aq)  +  2 Br  ̶  (aq)

A3.  Wer ist bei der Reaktion Halogen-Molekül mit Halogen-Ion Reduktionsmittel und wer ist  Oxidationsmittel?

In Wasser gelöstes Chlorgas Cl2(aq) nimmt von gelösten Bromid-Ionen Br ̶  (aq) Elektronen auf, bzw. von Iodid-Ionen I ̶  (aq).
Damit ist (in Wasser gelöstes) Chlorgas Cl2(aq) der Elektronen-Akzeptor = Oxidationsmittel.
Die (in Wasser gelösten) Bromid-
Br ̶ (aq) bzw. Iodid-Ionen I ̶  (aq) sind Elektronen-Donatoren = Reduktionsmittel.
Für Versuch 3 gilt das gleiche mit (in Wasser gelöstem) Brom als Oxidationsmittel und Iodid-Ionen
I ̶  (aq)  als Reduktionsmittel.

(In Wasser gelöstes) Chlorgas ist das stärkste Oxidationsmittel.
(In Wasser gelöste) Iodid-Ionen sind das stärkste Reduktionsmittel, sie haben die größte Bereitschaft, als Elektronen-Donatoren zu wirken.

Das Halogenatom (aus dem Molekül) kann nur Elektronen aufnehmen, ist also immer Oxidationsmittel!

Das Halogen-Ion kann nur Elektronen abgeben, ist also immer Reduktionsmittel!

 

A4.  Stelle eine Redoxreihe der Halogene auf!

Halogene - Zunahme der Oxidationsstärke

A2.  Formuliere die Reaktionsgleichungen zu V2 und V3: Elektrolyse als Elektronenpumpe

Die in der Galvanischen Zelle ablaufende Zellreaktion (= Spannungsmessung) ist die Umkehrung der Elektrolyse-Reaktion!

A5.  Vergleiche deine Aufstellung der Redoxreihe der Halogene mit der Tabelle im Buch. Ordne die Halogen-Moleküle bzw. -Ionen nach steigendem Oxidations- bzw. Reduktionsvermögen. Vergleiche mit der Redoxreihe der Metalle:  Wo sind Gemeinsamkeiten, wo sind die  Unterschiede?

Bei den Metallen sind die Atome die Elektronen-Donatoren = Reduktionsmittel, bei den Nichtmetallen sind es die Ionen.

Bei den Metallen sind die Ionen die Elektronen-Akzeptoren = Oxidationsmittel, bei den Nichtmetallen die Atome bzw. Moleküle.

Bei beiden gilt: Ist das Metall-Atom bzw. Nichtmetall-Ion ein starker Donator, ist das Metall-Ion bzw. das Nichtmetall-Atom ein schwacher Elektronen-Akzeptor.

A6.   Wo genau und warum arbeitet man bei den Versuchen V2 und V3 mit Kohle-Elektroden?

Kohle-Elektroden ( = Graphit-Elektroden) sind inert, reagieren also nicht mit dem Halogen. Dagegen wird Platin von Chlor und Brom angegriffen.

 

Quelle: Tausch/v. Wachtendonk, Chemie 2000+, Band 2; Bamberg 2004

update: 11.10.17                                                                                                                                                                                   zurück        zur Hauptseite