Opgaver til 8.3

Opgaverne hører til afsnit 8.3 Oxidationstal. Prøv selv, før du åbner hjælpen under opgaven. Hav tabellen med de tre regler fremme.

Opgave 8.3.1: Grundstoffer og simple ioner

Skriv oxidationstallet for hvert stof.

1. Fe
2. Cl₂
3. Na⁺
4. O²⁻
5. Al³⁺
6. N₂

TipHjælp 1

Læs de to punkter lige under tabellen med reglerne.

TipHjælp 2

Et grundstof, der ikke er bundet til andre grundstoffer, har 0. Det gælder også molekyler som Cl₂. En ion med ét atom har samme oxidationstal som sin ladning.

NoteFacit

1. 0
2. 0
3. +I
4. −II
5. +III
6. 0

Opgave 8.3.2: Molekyler

Find oxidationstallet for hvert atom i molekylerne.

1. HCl
2. H₂O
3. CO₂
4. NH₃
5. SO₂

TipHjælp 1

Begynd med hydrogen (+I) og oxygen (−II). Det sidste atom findes med regel 3: summen skal være 0 i et molekyle.

TipHjælp 2

I NH₃ står N for oxidationstallet for nitrogen, og H står for oxidationstallet for hydrogen. Summen skal være 0:

\[ \begin{aligned} \mathrm{N} + 3 \cdot \mathrm{H} &= \text{ladning} \\ \mathrm{N} + 3 \cdot 1 &= 0 \\ \mathrm{N} &= -3 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. H har +I, og Cl har −I.
2. H har +I, og O har −II.
3. C har +IV, og O har −II.
4. N har −III, og H har +I.
5. S har +IV, og O har −II.

Opgave 8.3.3: Sammensatte ioner

Find oxidationstallet for det atom, der ikke er oxygen eller hydrogen.

1. NO₃⁻
2. CO₃²⁻
3. NH₄⁺
4. MnO₄⁻
5. PO₄³⁻

TipHjælp 1

I en ion skal summen af oxidationstallene være lig med ionens ladning.

TipHjælp 2

I NO₃⁻ står N for oxidationstallet for nitrogen, og O står for oxidationstallet for oxygen. Summen skal være ionens ladning, −1:

\[ \begin{aligned} \mathrm{N} + 3 \cdot \mathrm{O} &= \text{ladning} \\ \mathrm{N} + 3 \cdot (-2) &= -1 \\ \mathrm{N} &= 5 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. N har +V.
2. C har +IV.
3. N har −III.
4. Mn har +VII.
5. P har +V.

Opgave 8.3.4: Syrer og salte

Find oxidationstallet for alle atomer i stofferne.

1. H₂SO₄
2. HNO₃
3. NaCl
4. Fe₂O₃
5. KMnO₄

TipHjælp 1

Et salt består af ioner. Del det op i ionerne først. Natrium og kalium står i hovedgruppe 1 og er altid +I i forbindelser.

TipHjælp 2

I Fe₂O₃ står Fe for oxidationstallet for jern, og O står for oxidationstallet for oxygen. Summen skal være 0:

\[ \begin{aligned} 2 \cdot \mathrm{Fe} + 3 \cdot \mathrm{O} &= \text{ladning} \\ 2 \cdot \mathrm{Fe} + 3 \cdot (-2) &= 0 \\ 2 \cdot \mathrm{Fe} &= 6 \\ \mathrm{Fe} &= 3 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. H har +I, S har +VI, og O har −II.
2. H har +I, N har +V, og O har −II.
3. Na har +I, og Cl har −I.
4. Fe har +III, og O har −II.
5. K har +I, Mn har +VII, og O har −II.

Opgave 8.3.5: Hydrogen, oxygen og hydrogenperoxid

1. Hvad er oxidationstallet for hydrogen i H₂?
2. Hvad er oxidationstallet for oxygen i O₂?
3. Find oxidationstallet for oxygen i hydrogenperoxid, H₂O₂.
4. Forklar, hvorfor oxygen ikke har −II i hydrogenperoxid.

TipHjælp 1

Læs om grundstoffer lige under tabellen med reglerne og boksen Hydrogenperoxid er en undtagelse i afsnit 8.3.

TipHjælp 2

I H₂O₂ har hydrogen +I som normalt. O står for oxidationstallet for oxygen, og H står for oxidationstallet for hydrogen:

\[ \begin{aligned} 2 \cdot \mathrm{O} + 2 \cdot \mathrm{H} &= \text{ladning} \\ 2 \cdot \mathrm{O} + 2 \cdot 1 &= 0 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. 0
2. 0
3. −I
4. De to oxygenatomer er bundet til hinanden. Det elektronpar deler de ligeligt, så hvert oxygenatom får kun én ekstra elektron, og den kommer fra hydrogen.

Opgave 8.3.6: Stiger eller falder?

Afgør, om atomet bliver oxideret eller reduceret.

1. Jern går fra 0 til +III.
2. Chlor går fra 0 til −I.
3. Svovl går fra +IV til +VI.
4. Mangan går fra +VII til +II.
5. Carbon går fra −IV til +IV.

TipHjælp 1

Se på tallinjen med oxidationstal.

TipHjælp 2

Stiger oxidationstallet, har atomet afgivet elektroner og er oxideret. Falder det, har atomet optaget elektroner og er reduceret.

NoteFacit

1. Oxideret
2. Reduceret
3. Oxideret
4. Reduceret
5. Oxideret

Opgave 8.3.7: Hvad oxideres, og hvad reduceres?

Hydrogen brænder i oxygen:

2 H₂ + O₂ → 2 H₂O

1. Skriv oxidationstal over alle atomer på begge sider af pilen.
2. Hvilket grundstof bliver oxideret?
3. Hvilket grundstof bliver reduceret?

TipHjælp 1

Til venstre står to grundstoffer, som ikke er bundet til andre grundstoffer. Til højre gælder de almindelige regler for hydrogen og oxygen.

TipHjælp 2

Hydrogen går fra 0 til +I. Oxygen går fra 0 til −II.

NoteFacit

1. Til venstre har H 0, og O har 0. Til højre har H +I, og O har −II.
2. Hydrogen, fordi oxidationstallet stiger fra 0 til +I.
3. Oxygen, fordi oxidationstallet falder fra 0 til −II.

Opgave 8.3.8: Redoxreaktion eller ej?

Afgør ved hjælp af oxidationstal, om reaktionerne er redoxreaktioner.

1. Zn + Cu²⁺ → Zn²⁺ + Cu
2. HCl + NaOH → NaCl + H₂O
3. 2 Mg + CO₂ → 2 MgO + C

TipHjælp 1

Find oxidationstallet for hvert atom før og efter. Hvis intet oxidationstal ændrer sig, er det ikke en redoxreaktion.

TipHjælp 2

I reaktion b har H +I, Cl −I, Na +I og O −II på begge sider. I reaktion c går magnesium fra 0 til +II.

NoteFacit

1. Ja. Zink stiger fra 0 til +II, og kobber falder fra +II til 0.
2. Nej. Alle oxidationstal er de samme før og efter. Det er en syre/base-reaktion.
3. Ja. Magnesium stiger fra 0 til +II, og carbon falder fra +IV til 0.

Opgaver med fødevaretema

Oxidationstal kan vise, hvad der sker med stofferne i maden, når den bliver lavet, gemt og fordøjet.

Opgave 8.3.mad.1: Nitrat og nitrit i pålæg

Salat og spinat indeholder nitrat, NO₃⁻. Til pølser og skinke tilsættes nitrit, NO₂⁻, som holder kødet rødt og hæmmer farlige bakterier.

1. Find oxidationstallet for nitrogen i nitrat.
2. Find oxidationstallet for nitrogen i nitrit.
3. I munden laver bakterier nitrat om til nitrit. Bliver nitrogen oxideret eller reduceret?

TipHjælp 1

Oxygen har −II, og summen skal være ionens ladning, som er 1− for begge ioner.

TipHjælp 2

I nitrit, NO₂⁻, står N for oxidationstallet for nitrogen, og O står for oxidationstallet for oxygen:

\[ \begin{aligned} \mathrm{N} + 2 \cdot \mathrm{O} &= \text{ladning} \\ \mathrm{N} + 2 \cdot (-2) &= -1 \\ \mathrm{N} &= 3 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. +V
2. +III
3. Reduceret. Oxidationstallet falder fra +V til +III.

Opgave 8.3.mad.2: Fra vin til eddike

Når vin står åben, bliver ethanol, C₂H₆O, til eddikesyre, C₂H₄O₂. De to carbonatomer i et molekyle har ikke helt samme oxidationstal, så her skal du finde gennemsnittet for dem.

1. Find det gennemsnitlige oxidationstal for carbon i ethanol.
2. Find det gennemsnitlige oxidationstal for carbon i eddikesyre.
3. Bliver ethanol oxideret eller reduceret, når vinen bliver sur?
4. Hvilket stof fra luften er oxidationsmidlet?

TipHjælp 1

Hydrogen har +I, og oxygen har −II. Summen skal være 0. Det tal, der mangler, skal deles ligeligt mellem de to carbonatomer.

TipHjælp 2

I ethanol, C₂H₆O, står C, H og O for oxidationstallene for carbon, hydrogen og oxygen. For carbon er det gennemsnittet:

\[ \begin{aligned} 2 \cdot \mathrm{C} + 6 \cdot \mathrm{H} + \mathrm{O} &= \text{ladning} \\ 2 \cdot \mathrm{C} + 6 \cdot 1 + (-2) &= 0 \\ 2 \cdot \mathrm{C} &= -4 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. −II i gennemsnit
2. 0 i gennemsnit
3. Oxideret. Oxidationstallet for carbon stiger fra −II til 0.
4. Oxygen, O₂

Opgave 8.3.mad.3: Energi fra sukker

Kroppen forbrænder glucose:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O

1. Find det gennemsnitlige oxidationstal for de seks carbonatomer i glucose.
2. Find oxidationstallet for carbon i carbondioxid.
3. Hvad bliver oxideret, og hvad bliver reduceret, når kroppen forbrænder glucose?

TipHjælp 1

I glucose, C₆H₁₂O₆, står C, H og O for oxidationstallene for carbon, hydrogen og oxygen. For carbon er det gennemsnittet:

\[ \begin{aligned} 6 \cdot \mathrm{C} + 12 \cdot \mathrm{H} + 6 \cdot \mathrm{O} &= \text{ladning} \\ 6 \cdot \mathrm{C} + 12 \cdot 1 + 6 \cdot (-2) &= 0 \end{aligned} \]

TipHjælp 2

Oxygen går fra O₂ til forbindelserne CO₂ og H₂O. Find oxidationstallet før og efter.

NoteFacit

1. 0 i gennemsnit
2. +IV
3. Carbon i glucose bliver oxideret fra 0 til +IV. Oxygen bliver reduceret fra 0 til −II.

Opgaver med klimatema

Med oxidationstal kan man se, hvad der bliver oxideret og reduceret i et batteri, i en brændselscelle og i en højovn. Opgaverne træner det samme som opgave 8.3.1 til 8.3.8. Baggrunden står på siden Tema: Batterier og rust.

Opgave 8.3.klima.1: Stoffer i batterier og brændselsceller

Skriv oxidationstallet for hvert stof.

1. Li
2. H₂
3. Li⁺
4. O²⁻
5. Zn²⁺
6. O₂

TipHjælp 1

Læs de to punkter lige under tabellen med reglerne i afsnit 8.3.

TipHjælp 2

Et grundstof, der ikke er bundet til andre grundstoffer, har 0. En ion med ét atom har samme oxidationstal som ladningen.

NoteFacit

1. 0
2. 0
3. +I
4. −II
5. +II
6. 0

Opgave 8.3.klima.2: Gasser i luften

Find oxidationstallet for hvert atom i molekylerne.

1. Methan, CH₄
2. Carbonmonoxid, CO
3. Nitrogendioxid, NO₂
4. Lattergas, N₂O
5. Svovltrioxid, SO₃

TipHjælp 1

Hydrogen har +I, og oxygen har −II. Summen af alle oxidationstal i et molekyle er 0.

TipHjælp 2

I CH₄ står C for oxidationstallet for carbon, og H står for oxidationstallet for hydrogen:

\[ \begin{aligned} \mathrm{C} + 4 \cdot \mathrm{H} &= \text{ladning} \\ \mathrm{C} + 4 \cdot 1 &= 0 \\ \mathrm{C} &= -4 \end{aligned} \]

I N₂O giver oxygenatomet −2, og det skal deles mellem to nitrogenatomer.

NoteFacit

1. C har −IV, og H har +I.
2. C har +II, og O har −II.
3. N har +IV, og O har −II.
4. N har +I, og O har −II.
5. S har +VI, og O har −II.

Opgave 8.3.klima.3: Ioner i regn og hav

Find oxidationstallet for det atom, der ikke er oxygen eller hydrogen.

1. SO₄²⁻
2. HCO₃⁻
3. NO₂⁻
4. SO₃²⁻
5. ClO⁻

TipHjælp 1

Summen af alle oxidationstal skal være lig med ionens ladning.

TipHjælp 2

Svovl i SO₄²⁻ er eksemplet i afsnit 8.3. I HCO₃⁻ skal du også regne hydrogenatomet med:

\[ \begin{aligned} \mathrm{C} + \mathrm{H} + 3 \cdot \mathrm{O} &= \text{ladning} \\ \mathrm{C} + 1 + 3 \cdot (-2) &= -1 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. S har +VI.
2. C har +IV.
3. N har +III.
4. S har +IV.
5. Cl har +I.

Opgave 8.3.klima.4: Stofferne i batterier

Find oxidationstallet for alle atomer i stofferne.

1. PbO₂ fra et bilbatteri
2. PbSO₄ fra et bilbatteri
3. MnO₂ fra et almindeligt batteri
4. ZnO fra et brugt batteri
5. LiCoO₂ fra et lithiumbatteri

TipHjælp 1

Oxygen har −II. Summen af alle oxidationstal i et stof uden ladning er 0.

TipHjælp 2

PbSO₄ består af ionerne Pb²⁺ og SO₄²⁻. LiCoO₂ indeholder ionen Li⁺, så lithium har +I.

NoteFacit

1. Pb har +IV, og O har −II.
2. Pb har +II, S har +VI, og O har −II.
3. Mn har +IV, og O har −II.
4. Zn har +II, og O har −II.
5. Li har +I, Co har +III, og O har −II.

Opgave 8.3.klima.5: Særlige stoffer i batterier

1. Hvad er oxidationstallet for hydrogen i H₂, som bruges i en brændselscelle?
2. Hvad er oxidationstallet for oxygen i O₂ fra luften?
3. I et lithium-luft-batteri dannes stoffet Li₂O₂. Find oxidationstallet for oxygen i det stof.
4. Forklar, hvorfor oxygen ikke har −II i Li₂O₂.

TipHjælp 1

Et grundstof, der ikke er bundet til andre grundstoffer, har 0. Lithium danner altid ionen Li⁺.

TipHjælp 2

I Li₂O₂ står O for oxidationstallet for oxygen, og Li står for oxidationstallet for lithium, som er +I:

\[ \begin{aligned} 2 \cdot \mathrm{O} + 2 \cdot \mathrm{Li} &= \text{ladning} \\ 2 \cdot \mathrm{O} + 2 \cdot 1 &= 0 \end{aligned} \]

NoteFacit

1. 0
2. 0
3. −I
4. Lithium har altid +I, og summen skal være 0. De to oxygenatomer må derfor dele −2, og det giver −I til hver. Stoffet er et peroxid ligesom hydrogenperoxid.

Opgave 8.3.klima.6: Stiger eller falder det?

Afgør, om atomet bliver oxideret eller reduceret.

1. Lithium går fra 0 til +I, når et batteri bliver brugt.
2. Oxygen går fra 0 til −II i en brændselscelle.
3. Bly går fra +IV til +II i et bilbatteri.
4. Jern går fra +III til 0, når jernmalm bliver til jern.
5. Carbon går fra +II til +IV, når CO bliver til CO₂.

TipHjælp 1

Se på figuren med skalaen i afsnit 8.3.

TipHjælp 2

Stiger oxidationstallet, er atomet blevet oxideret. Falder det, er atomet blevet reduceret.

NoteFacit

1. Oxideret
2. Reduceret
3. Reduceret
4. Reduceret
5. Oxideret

Opgave 8.3.klima.7: Grønt stål

Jern kan fremstilles af jernmalm med hydrogen i stedet for kul:

Fe₂O₃ + 3 H₂ → 2 Fe + 3 H₂O

1. Skriv oxidationstal over alle atomer på begge sider af pilen.
2. Hvilket grundstof bliver oxideret?
3. Hvilket grundstof bliver reduceret?

TipHjælp 1

H₂ og Fe er grundstoffer, som ikke er bundet til andre grundstoffer. I Fe₂O₃ og H₂O gælder de almindelige regler for hydrogen og oxygen.

TipHjælp 2

I Fe₂O₃ giver tre oxygenatomer −6 i alt. De to jernatomer skal derfor give +6 tilsammen.

NoteFacit

1. Til venstre har Fe +III, O har −II, og H har 0. Til højre har Fe 0, H har +I, og O har −II.
2. Hydrogen, fordi oxidationstallet stiger fra 0 til +I.
3. Jern, fordi oxidationstallet falder fra +III til 0.

Opgave 8.3.klima.8: Redoxreaktion eller ej i klimaet?

Afgør ved hjælp af oxidationstal, om reaktionerne er redoxreaktioner.

1. Jern fremstilles med kul: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂
2. Brændt kalk fanger carbondioxid: CaO + CO₂ → CaCO₃
3. Naturgas brænder: CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O

TipHjælp 1

Find oxidationstallet for hvert grundstof før og efter. Har mindst ét grundstof ændret oxidationstal, er det en redoxreaktion.

TipHjælp 2

I reaktion b har calcium +II, carbon +IV og oxygen −II på begge sider af pilen.

NoteFacit

1. Ja. Jern går fra +III til 0, og carbon går fra +II til +IV.
2. Nej. Ingen af grundstofferne ændrer oxidationstal.
3. Ja. Carbon går fra −IV til +IV, og oxygen går fra 0 til −II.