Aufgaben: Metalloxide und Sauerstoffübertragung (Donator-Akzeptor)

Silberoxid zerfällt beim starken Erhitzen in Silber und Sauerstoff.

1. a) Stelle das Reaktionsschema in Worten auf.

1. b) Erkläre, warum sich Silberoxid so leicht zerlegen lässt, während Magnesiumoxid beim Erhitzen stabil bleibt.

Kupferoxid wird mit Kohlenstoff (Holzkohlepulver) gemischt und im Reagenzglas stark erhitzt. Dabei entsteht rotbraunes Kupfer, und ein eingeleitetes Gas trübt Kalkwasser.

1. a) Stelle das Reaktionsschema in Worten auf.

1. b) Nenne den Sauerstoff-Donator und den Sauerstoff-Akzeptor.

Ordne die Metalle Gold, Zink, Silber, Eisen und Magnesium in die Gruppen „edle Metalle“ und „unedle Metalle“ ein. Begründe deine Einteilung mit der Reaktionsfähigkeit gegenüber Sauerstoff.

Im Versuch wird ein Gemisch aus Eisenoxid und Aluminiumpulver (Thermitgemisch) gezündet. Es entsteht flüssiges Eisen und Aluminiumoxid, dabei wird sehr viel Wärme frei.

1. a) Formuliere das Reaktionsschema in Worten.

1. b) Bestimme Donator und Akzeptor der Sauerstoffübertragung.

1. c) Ordne die Reaktion als Oxidation, Reduktion bzw. Redoxreaktion ein und begründe.

1. d) Nenne eine Anwendung dieses Verfahrens aus dem Alltag oder der Technik, zum Beispiel bei der Bahn.

Ein Schüler erhitzt Kupferoxid zusammen mit Magnesiumpulver und beobachtet ein starkes Aufglühen. Mit Zinkoxid und Kupferpulver beobachtet er dagegen keine Reaktion.

1. a) Formuliere für die Reaktion, die abläuft, das Wortschema.

1. b) Erkläre die Beobachtungen mithilfe der Begriffe „unedel“ und „edel“.

1. c) Ordne Magnesium, Zink und Kupfer nach zunehmender Sauerstoffaffinität (Neigung, Sauerstoff zu binden).

Beim Versuch „Kupferoxid und Wasserstoff“ wird Wasserstoff über erhitztes schwarzes Kupferoxid geleitet. Das Pulver wird rotbraun, am kalten Teil des Glasrohrs schlägt sich eine Flüssigkeit nieder.

1. a) Gib an, wie du die Flüssigkeit nachweisen könntest.

1. b) Stelle das Reaktionsschema in Worten auf.

1. c) Nenne den Sauerstoffdonator und den Sauerstoffakzeptor und erkläre, warum Wasserstoff hier als Reduktionsmittel wirkt.

Drei Reagenzgläser enthalten jeweils ein Gemisch: (1) Eisenoxid + Kohlenstoff, (2) Eisenoxid + Kupfer, (3) Eisenoxid + Magnesium. Die Gemische werden stark erhitzt.

1. a) Sage begründet voraus, in welchen Fällen eine Reaktion eintritt. Nutze dafür die Sauerstoffaffinität der Elemente (Mg > C > Fe > Cu).

1. b) Formuliere für jede ablaufende Reaktion das Wortschema und markiere Donator und Akzeptor.

1. c) Beurteile, welches der Gemische sich für die technische Gewinnung von Eisen eignet, und berücksichtige dabei auch Kosten und Verfügbarkeit.

Ein Schüler behauptet: „Bei der Reaktion von Kupferoxid mit Kohlenstoff wird das Kupferoxid oxidiert, weil es Sauerstoff abgibt.“

1. a) Beurteile die Aussage und korrigiere sie gegebenenfalls.

1. b) Erkläre, warum Oxidation und Reduktion immer gleichzeitig ablaufen und deshalb von einer Redoxreaktion gesprochen wird.

1. c) Entwickle ein Beispiel einer Sauerstoffübertragung, bei der ein Metall als Sauerstoff-Akzeptor und ein anderes als Sauerstoff-Donator (als Oxid) auftritt.

Du sollst experimentell die Reihenfolge der Sauerstoffaffinität von Zink, Eisen und Kupfer ermitteln. Dir stehen Zinkoxid, Eisenoxid, Kupferoxid und die drei Metallpulver zur Verfügung.

1. a) Plane einen Versuch: Formuliere Fragestellung und Vermutung und beschreibe Durchführung und Beobachtungen, die du erwartest.

1. b) Nenne zwei Sicherheitsmaßnahmen.

1. c) Erkläre, wie du aus den Ergebnissen die Reihenfolge ableitest.