Metall + Säure < Chemie < Naturwiss. < Vorhilfe
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 12:34 So 13.05.2007 | | Autor: | Silicium |
| Aufgabe | | Erstelle jeweils die Wortgleichungen und die Reaktionsgleichungen mit Formeln und in Ionenschreibweise. |
Wir haben in der Schule ein Versuch durchgeführt:
Ein Metall (je Mg, Fe, Cu, Zn) (Pulver) in ein Reagenzglas füllen, etwas Salzsäure darüber und die Reaktion abwarten. Anschließend die Knallgasprobe durchführen. Nun soll ich die Formel dazu aufstellen:
Mg (s) + HCl (aq) --> H2
Aber da fehlt ja noch ein Reaktionsprodukt. Welches? Stimmt das H2 überhaupt?
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 13:00 So 13.05.2007 | | Autor: | ONeill |
> Erstelle jeweils die Wortgleichungen und die
> Reaktionsgleichungen mit Formeln und in Ionenschreibweise.
> Wir haben in der Schule ein Versuch durchgeführt:
> Ein Metall (je Mg, Fe, Cu, Zn) (Pulver) in ein Reagenzglas
> füllen, etwas Salzsäure darüber und die Reaktion abwarten.
> Anschließend die Knallgasprobe durchführen. Nun soll ich
> die Formel dazu aufstellen:
>
> Mg (s) + HCl (aq) --> H2
>
> Aber da fehlt ja noch ein Reaktionsprodukt. Welches? Stimmt
> das H2 überhaupt?
Allgemein gilt:
(unedles) Metall+Säure->Salz+Wasserstoff
Im Falle von Magnesium und Salzsäure
Mg + 2 HCl -> [mm] H_2 [/mm] + [mm] MgCl_2
[/mm]
Nun kannst du dich ja mal an den anderen Versuchen und noch an der jeweiligen Ionenschreibweise.
Gruß ONeill
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 13:21 So 13.05.2007 | | Autor: | Silicium |
Danke für die Antwort, nun habe ich auch die anderen herausbekommen, allerdings nicht die Ionenschreibweise.
Wie ist Mg geladen?
HCl ist ja [mm] H^{+}Cl^{-}, [/mm] aber wie schreibe ich das hin? [mm] 2H^{+}Cl^{-} [/mm] oder [mm] H^{+}Cl^{-}?
[/mm]
Und wie ist [mm] MgCl_{2} [/mm] und [mm] H_{2} [/mm] geladen?
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Hallo Silicium,
Elemente im Reinzustand tragen gar keine Ladung: Mg, Fe, Zn, Cu sind in elementarem Zustand elektrisch neutral, tragen also keine elektrische Ladung, ebensowenig wie [mm] H_{2}.
[/mm]
Auch ein festes Salz wie [mm] MgCl_{2} [/mm] ist zwar aus Ionen aufgebaut, aber nach außen hin elektrisch neutral; erst wenn man es in Wasser löst entstehen frei bewegliche Ionen [mm] Mg^{2+}_{(aq)} [/mm] und [mm] Cl^{-}_{(aq)}, [/mm] die den elektrischen Strom leiten.
Bei Chlorwasserstoff musst Du unterscheiden, ob Du das Gas meinst, oder die in Wasser gelöste Substanz: Im Gas sind Chlor und Wasserstoff durch eine Atombindung aneinander gebunden: H-Cl (ungeladene Partikel). In Wasser liegen dann allerdings Ionen vor: [mm] H^{+} [/mm] und [mm] Cl^{-}.
[/mm]
Du kannst schreiben:
[mm] HCl_{(aq)} [/mm] = [mm] H^{+}_{(aq)} [/mm] + [mm] Cl^{-}_{(aq)}.
[/mm]
[mm] MgCl_{2} [/mm] = [mm] Mg^{2+} [/mm] + 2 [mm] Cl^{-}
[/mm]
Ein Blick in das Periodensystem der Elemente zeigt dir, dass Magnesium in der 2. Hauptgruppe steht, also zweifach positiv geladene Kationen bildet.
[mm] ZnCl_{2} [/mm] = [mm] Zn^{2+} [/mm] + 2 [mm] Cl^{-}
[/mm]
[mm] FeCl_{2} [/mm] = [mm] Fe^{2+} [/mm] + 2 [mm] Cl^{-}
[/mm]
Ich hoffe Du hast in deinen Gleichungen berücksichtigt, dass Kupfer nicht mit Salzsäure reagiert.
Hier noch ein Periodensystem:
![[]](/images/popup.gif) http://www.lenntech.com/deutsch/PSE.htm?gclid=CK-x-9fs2YYCFQQbMAodli__3g
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 15:25 So 13.05.2007 | | Autor: | Silicium |
Danke für die Antwort, das hat mir sehr weitergeholfen. Wie kann ich theoretisch beweisen, dass Kupfer nicht mit Salzsäure reagiert. Ich weiß, dass es zu edel ist, aber ab wann ist ein Stoff zu edel, um mit Salzsäure zu reagieren?
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Hallo Silicium,
Das kann man mit etwas Elektrochemie schon theoretisch zeigen, aber ich weiß nicht, ob Du das schon in der Schule hattest. Man muss dazu wissen, wie eine Normalwasserstoffelektrode aufgebaut ist und braucht dazu die Nernstsche Gleichung.
In einer 1-molaren Salzsäurelösung / Normalwasserstoffelektrode liegt folgendes Gleichgewicht vor:
[mm] H_{2} [/mm] <--> 2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = 0 V
Die Nernstsche Gleichung dafür lautet:
[mm]E = \varepsilon_{0} + \bruch{0,05916 V}{n}*lg\bruch{[Ox.]}{[Red.]}[/mm]
Bei einer [mm] H^{+}-Ionenkonzentration [/mm] von 1 mol/l gilt:
[mm]E = \varepsilon_{0} + \bruch{0,05916 V}{2}*lg\bruch{1}{1} = 0 V[/mm]
Wenn man die Gleichung jetzt umgekehrt, erhält man für die Reduktion der [mm] H^{+}-Ionen [/mm] durch (unedle Metalle):
2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] <--> [mm] H_{2} [/mm] ; E = 0 V
D. h., nur durch Metalle deren Normalpotential kleiner ist als 0 V, also negativ ist, werden Wasserstoffkationen zu Wasserstoff reduziert, also z. B. durch Eisen oder Zink.
Bei Kupfer hingegen beträgt das Normalpotential:
Cu <--> [mm] Cu^{2+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] ; [mm] \varepsilon_{0} [/mm] = + 0,340 V
Es ist nicht negativer als 0 V, vermag daher nicht Protonen zu Wasserstoff zu reduzieren.
Man könnte jetzt auf die Idee kommen, es mit konzentrierter Salzsäure zu probieren. Konz. Salzsäure ist 40,4%ig bzw. c = 13,47 mol/l. Die elektromotorische Kraft betrüge dann:
[mm]E = \varepsilon_{0} + \bruch{0,05916 V}{2}*lg\bruch{13,47}{1} = + 0,033 V[/mm]
für die Reaktion [mm] H_{2} [/mm] <--> 2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] .
Für die Reaktion
2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] <--> [mm] H_{2} [/mm] ist E = - 0,033 V
Addieren wir also beide Reaktionen:
Cu <--> [mm] Cu^{2+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] ; [mm] E_{0} [/mm] = + 0,340 V
2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] <--> [mm] H_{2} [/mm] ; E = - 0,033 V
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Cu + 2 [mm] H^{+} [/mm] <--> [mm] Cu^{2+} [/mm] + [mm] H_{2} [/mm] ; [mm] E_{MK} [/mm] = + 0,307 V
Nach
[mm] \Delta [/mm] G = n * F * [mm] E_{MK} [/mm] = 2 mol * 96485,34 C/mol * 0,307 J/C = + 59,24 kJ
ist auch diese Reaktion mit konz. Salzsäure endergonisch und läuft nicht freiwillig ab.
Nur oxidierende Säuren, wie konz. heiße Schwefelsäure oder Salpetersäure vermögen Kupfer zu lösen.
LG, Martinius
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 16:46 So 13.05.2007 | | Autor: | Silicium |
Vielen Dank für die ausführlichen Antworten. Auch wenn ich die letzte Antwort noch nicht ganz verstehe, war es trotzdem interessant, sie kennen zulernen.
Viele Grüße
Silicium
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