Algoritme for å sette opp redoksreaksjonsligninger

Del 2.
TEMA 5. Algoritme for oppstilling av redoksreaksjonslikninger

Når man setter opp redoksreaksjonslikninger, må man følge en bestemt rekkefølge:

1. Finn oksidasjonsmiddel og reduksjonsmiddel blant utgangsstoffene

For dette må man først angi oksidasjonstallene til elementene og sammenligne deres reduserende og oksiderende egenskaper.

2. Skriv reaksjonsproduktene

Kunnskapen din om atomenes struktur, deres egenskaper og egenskapene til forbindelsene deres vil hjelpe deg med å korrekt bestemme reaksjonsproduktene. Det er viktig å huske at i interatomære og intermolekylære redoksreaksjoner frigjøres vanligvis ikke fritt oksygen. Oksygenutvikling skjer ved reaksjoner mellom peroksider og sterke oksidasjonsmidler, samt i enkelte reaksjoner med ozon og fluor. For eksempel:

2KMnO4 + 5Na2O2 + 8H2SO4 = 2MnSO4 + 5O2↑ + 5Na2SO4 + K2SO4 + 8H2O
SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2↑
PbS + 4O3 = PbSO4 + 4O2↑

I andre tilfeller bindes oksygenatomer som er en del av oksidasjonsmidlet (eller reduksjonsmidlet) i vannmolekyler med deltagelse av hydrogenioner H+, for eksempel:

HNO2 + HI = NO + I2 + H2O

Altså, produktene som dannes i reaksjonen bestemmes av reaksjonsbetingelsene og naturen til oksidasjons- og reduksjonsmidlene. Nedenfor vises skjemaer for redoksreaksjoner av mangan- og kromforbindelser i ulike medier, samt salpetersyre og svovelsyre.

Salpetersyre. Ved reaksjon av salpetersyre med metaller, avhenger produktene (nitrater, vann og reduksjonsprodukter) av syrekonsentrasjonen og metallaktiviteten, som vist i tabellen nedenfor:

• Aktive metaller (Li – Zn)

• Middels aktive metaller (Cr – Sn): Reagerer ikke (høy kons.) / NO, NO2, N2O, NH3 (lav kons.)

• Lite aktive metaller (Pb – Ag): NO2 (høy kons.) / NO (middels kons.) / Reagerer ikke (lav kons.)

• Edelmetaller (Au, Pt): Reagerer ikke

Svovelsyre. Fortynnet svovelsyre er ikke et oksidasjonsmiddel og reagerer med metaller som en vanlig syre. Hvis metallet står foran hydrogen i spenningsrekken, dannes hydrogen ved reaksjon. Hvis metallet står etter hydrogen, skjer ingen reaksjon.

Test.

1. En redoksreaksjon er:
   A) reaksjon mellom kalium og vann
   B) reaksjon mellom kaliumoksid og vann
   C) reaksjon mellom karbondioksid og kalsiumoksid
   D) spalting av aluminiumhydroksid

2. Oksidasjonsmidler i kjemiske reaksjoner:
   A) endrer ikke oksidasjonstall
   B) øker oksidasjonstallet
   C) senker oksidasjonstallet
   D) deltar ikke i reaksjonen

3. Oksidasjonsevnen til halogener nedover i gruppen:
   A) øker
   B) avtar
   C) endres ikke
   D) halogener er ikke oksidasjonsmidler

4. Svovel er oksidasjonsmiddel i reaksjon med:
   A) oksygen
   B) metaller
   C) klor og fluor
   D) salpetersyre

5. I reaksjonen 3P + 5HNO3 + 2H2O = 3H3PO4 + 5NO:
   Fosfor
   A) oksideres
   B) reduseres
   C) tar opp elektroner
   D) endrer ikke oksidasjonstall

6. Stoffet som både er oksidasjonsmiddel og reduksjonsmiddel er:
   A) fluor
   B) natriumpermanganat
   C) natriumkromat
   D) natriumsulfitt

7. Oksidasjonsmidler kan være stoffer med:
   A) høyeste oksidasjonstall
   B) laveste oksidasjonstall
   C) mellomliggende oksidasjonstall
   D) i fri tilstand

8. Fotosyntese i naturen er en reaksjon av typen:
   A) sammensetning
   B) spalting
   C) redoksreaksjon
   D) bytte

9. Oksidasjonstall for krom i kaliumkromat er:
   A) +3
   B) +6
   C) 0
   D) +2

10. Brom er reduksjonsmiddel i en reaksjon hvis dets oksidasjonstall:
    A) øker
    B) minker
    C) forblir uendret
    D) blir lik 0

1. 5H2O2⁻¹ + 2KMn⁺⁷O4 + 3H2SO4 → 2Mn⁺²SO4 + 5O2⁰ + K2SO4 + 8H2O
Alle nøkkelstoffer er angitt.
Reduksjonsmiddel: 2O⁻¹ – 2e = O2⁰ (5 oksideres)
Oksidasjonsmiddel: Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺² (2 reduseres)
H2O2 – reduksjonsmiddel grunnet O⁻¹
KMnO4 – oksidasjonsmiddel grunnet Mn⁺⁷

2. 3PH3 + 8HMnO4 = 8MnO2 + 3H3PO4 + 4H2O
Manglende nøkkelstoff: H3PO4 (oksidasjonsprodukt av PH3)
Reduksjonsmiddel: P⁻³ – 8e = P⁺⁵ (3 oksideres)
Oksidasjonsmiddel: Mn⁺⁷ + 3e = Mn⁺⁴ (8 reduseres)
PH3 – reduksjonsmiddel grunnet P⁻³
HMnO4 – oksidasjonsmiddel grunnet Mn⁺⁷

3. Cr2(SO4)3 + 6KMnO4 + 16KOH = 2K2CrO4 + 6K2MnO4 + 3K2SO4 + 8H2O
Manglende nøkkelstoff: K2MnO4 (red. produkt av KMnO4)
Reduksjonsmiddel: 2Cr⁺³ – 6e = 2Cr⁺⁶ (1 oksideres)
Oksidasjonsmiddel: Mn⁺⁷ + 1e = Mn⁺⁶ (6 reduseres)
Cr2(SO4)3 – reduksjonsmiddel grunnet Cr⁺³
KMnO4 – oksidasjonsmiddel grunnet Mn⁺⁷

Alternativt korrekt reaksjonsforløp:
Cr2(SO4)3 + 2