wie löse ich diese Redoxgleichungen mit H3O+ lösen?

Eisen(II) reagiert mit Kaliumdichromat im Sauren

Ich habe bereits alle anderen Redoxgleichungen gelöst nur mit dieser tue ich mich extrem schwer. Wichtig ist es muss mit H3O+ aufgelöst werden

Danke im voraus

Answer 1

[DedeM]

Moin,

das Redoxsystem lautet

Oxidationsteilgleichung: 6 Fe²⁺ → 6 Fe³⁺ + 6 e^–
Reduktionsteilgleichung: Cr₂O₇^2– + 6 e^– + 14 H₃O⁺ → 2 Cr³⁺ + 21 H₂O
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Redoxgleichung: 6 Fe²⁺ + Cr₂O₇^2– + 14 H₃O⁺ → 6 Fe³⁺ + 2 Cr³⁺ + 21 H₂O

Wie kommt man nun darauf?

Machen wir das Schritt für Schritt...

Zunächst überlegen wir, was dabei passiert. Einerseits hast du Eisen(II)-Ionen (Fe²⁺), die zu Eisen(III)-Ionen (Fe³⁺) werden.
Außerdem hast du Dichromationen (Cr₂O₇^2–), aus den Chrom(III)-Ionen (Cr³⁺) werden.
Und das alles findet im sauren Milieu statt, das heißt, es gibt jede Menge Oxoniumionen (H₃O⁺).

Die Veränderung der Eisenionen ist eine Oxidation, weil sich die Oxidationszahl vom Eisen(II) auf Eisen(III) erhöht, was nur geht, wenn die Eisen(II)-Ionen noch ein Elektron abgeben. Elektronenabgabe = Oxidation = Erhöhung der Oxidationsstufe...

Oxidationsteilgleichung: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^–

Ein Eisen(II)-Ion wird zu einem Eisen(III)-Ion, indem es ein Elektron abgibt.

Okay. Kommen wir zum Dichromat. Hier werden aus dem Dichromat-Ion (Cr₂O₇^2–) zwei Chrom(III)-Ionen (Cr³⁺). Das bedeutet, dass wir es hier mit einer Reduktion zu tun haben. Erstens wird dem Dichromat Sauerstoff entzogen (Entzug von Sauerstoff = Reduktion), aber vor allem ändert sich auch die Oxidationsstufe des Chroms. Im Dichromat hat jedes Chrom-Teilchen die Oxidationsstufe +VI. Woher weiß ich das? - Nun, Sauerstoff hat hier (wie fast immer) die Oxidationsstufe –II. Ich habe in einem Dichromat-Ion sieben Sauerstoffteilchen. Das macht zusammen 7 • –II = –XIV. Das Ion hat die Ladung 2–. Das bedeutet, dass zwölf negative Ladungen von zwei Chromteilchen ausgeglichen werden müssen, was nur geht, wenn jedes Chromteilchen die Oxidationsstufe +VI hat, verstehst du?

Dann entsprechen die Oxidationsstufen aller Teilchen in der Summe der Ladung des Ions:

2 • +VI + 7 • –II = –II (also 2– des Ions), so wie es sein soll.

Am Ende kommen aber Chrom(III)-Ionen heraus. Die haben die Oxidationsstufe von +III, weil auch hier die Oxidationsstufe gleich der Ladung des Teilchens sein muss.

Das aber bedeutet, dass die Chromteilchen von der Oxidationsstufe +VI (im Dichromat-Ion) auf die Oxidationsstufe +III (im Chrom(III)-Ion) reduziert werden müssen, was nur geht, wenn sie Elektronen aufnehmen. Dabei muss jedes Chromteilchen drei Elektronen aufnehmen. Da es zwei Chromteilchen im Dichromat-Ion gibt, brauchen wir also insgesamt sechs Elektronen für beide. Elektronenaufnahme = Reduktion = Verringerung der Oxidationsstufe.

Reduktionsteilgleichung (Ansatz): Cr₂O₇^2– + 6 e^– → 2 Cr³⁺

Aber in diesem Ansatz der Reduktionsteilgleichung stimmt wenig. Zwar hast du links und rechts vom Reaktionspfeil jeweils zwei Chromteilchen, aber ansonsten stimmt weder die Stoffbilanz (wo sind die sieben Sauerstoffe von der linken Seite auf der rechten Seite geblieben?) noch stimmt die Ladungsbilanz (links hast du zwei Minusladungen vom Dichromat-Ion plus sechs Minusladungen durch die aufzunehmenden Elektronen. Rechts gibt es dagegen zweimal drei gleich sechs Plusladungen).

Und hier kommen die Oxoniumionen ins Spiel. Die sind einfach positiv geladen. Damit gleichen wir erst einmal die Ladungsbilanz aus. Wie kommt man von 8– auf 6+? Genau! Indem du auf der linken Seite 14 Oxoniumionen hinzufügst.

Reduktionsteilgleichung (2. Ansatz): Cr₂O₇^2– + 6 e^– + 14 H₃O⁺ → 2 Cr³⁺

Nun stimmt schon einmal die Ladungsbilanz, weil 2– + 6– + 14+ = 6+ ergibt.

Was jedoch immer noch nicht stimmt, ist die Stoffbilanz. Doch das bekommen wir leicht mit Wassermolekülen auf der rechten Seite hin, denn die fangen die sieben Sauerstoffteilchen aus dem Dichromat-Ion auf, ohne die Ladungsbilanz zu stören:

Reduktionsteilgleichung: Cr₂O₇^2– + 6 e^– + 14 H₃O⁺ → 2 Cr³⁺ + 21 H₂O

Nun stimmt in der Reduktionsteilgleichung alles. Links 2 x Cr, rechts auch. Links 21 x O, rechts auch. Links 42 x H, rechts auch. Links 6 Plusladungen, rechts auch...

Damit ergibt sich vorläufig dieses Bild:

Oxidationsteilgleichung: Fe²⁺ → Fe³⁺ + e^–
Reduktionsteilgleichung: Cr₂O₇^2– + 6 e^– + 14 H₃O⁺ → 2 Cr³⁺ + 21 H₂O

Was jetzt aber noch nicht übereinstimmt, ist die Anzahl an abgegebenen Elektronen in der Oxidationsteilgleichung und die Anzahl der aufgenommenen Elektronen in der Reduktionsteilgleichung. Die muss aber übereinstimmen (Regel der Elektronenneutralität; die Summe der abgegebenen und aufgenommenen Elektronen muss gleich sein).

Doch das ist leicht hinzubekommen, weil in der Reduktionsteilgleichung sechs Elektronen benötigt werden, während in der Oxidationsteilgleichung nur ein Elektron geliefert wird. Also muss die Oxidationsteilgleichung mit dem Faktor 6 multipliziert werden, um auch hier auf sechs Elektronen zu kommen. Dann entsteht das:

Oxidationsteilgleichung: 6 Fe²⁺ → 6 Fe³⁺ + 6 e^–
Reduktionsteilgleichung: Cr₂O₇^2– + 6 e^– + 14 H₃O⁺ → 2 Cr³⁺ + 21 H₂O

Nun sind sowohl bei der Oxidation als auch bei der Reduktion sechs Elektronen im Spiel. Alles passt. Wir können das endgültige Redoxsystem aufstellen:

Oxidationsteilgleichung: 6 Fe²⁺ → 6 Fe³⁺ + 6 e^–
Reduktionsteilgleichung: Cr₂O₇^2– + 6 e^– + 14 H₃O⁺ → 2 Cr³⁺ + 21 H₂O
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Redoxgleichung: 6 Fe²⁺ + Cr₂O₇^2– + 14 H₃O⁺ → 6 Fe³⁺ + 2 Cr³⁺ + 21 H₂O

Und siehe da, wir sind bei der Lösung angekommen, die ich dir bereits oben hingeschrieben habe. Alles klar?

LG von der Waterkant

Comments

[naschibirne]

Ich danke dir vom Herzen ❤️hab es sehr gut verstehen können

[naschibirne]

aber was genau passiert mit Kalium? Fällt das einfach weg? Oder muss ich das am Ende wieder runter holen?

[DedeM]

@naschibirne

Das Kalium spielt bei diesen Prozessen keine Rolle, weil es weder zum Ausgleichen von Ladungen gebraucht wird noch seine Oxidationsstufe verändert. Es liegt vor, während und nach den Redoxvorgängen unverändert in der Lösung vor und kann daher bei der Betrachtung des Redoxsystems unberücksichtigt bleiben.

Wenn du allerdings zuvor eine Bruttogleichung der Reaktion aufstellen musst, ist das natürlich anders. Aber mit den Informationen, die du in deinem Aufgabentext genannt hast, wäre das nicht möglich. Dafür müsstest du nämlich wissen, wer konkret mit wem zu welchen Produkten reagiert.

Eine Möglichkeit wäre zum Beispiel:

Eisen(II)-sulfat reagiert mit Kaliumdichromat in einer schwefelsauren Lösung zu Eisen(III)-sulfat, Kaliumsulfat und Chrom(III)-sulfat.

Dann wäre die Bruttogleichung dazu

6 FeSO₄ + K₂CrO₇ + 7 H₂SO₄ → 3 Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7 H₂O

Hier wären dann alle Komponenten enthalten (sowohl die, die am Redoxsystem teilnehmen, als auch die, die nicht daran teilnehmen).

Die Kaliumionen und die Sulfationen spielen für die Redoxprozesse keine Rolle. Die Eisenionen, das Dichromat und die Säure (in Form von Oxoniumionen) schon (siehe oben).

Alles klar?

Nochmals ein lieber Gruß von der Waterkant