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!

A2.  Formuliere die Reaktionsgleichungen zu V2 und V3!

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: 28.02.17                                                                                                                                                                                   zurück        zur Hauptseite