Repetition af kapitel 8

Her er kapitel 8, Redoxreaktioner, samlet på én side. Sæt flueben ved det, du kan. Er du i tvivl, så åbn Kort sagt, eller læs afsnittet igen. Nederst på siden er der en øveprøve uden hjælpemidler.

8.1 Redoxreaktioner

Det skal du kunne

  • forklare, hvad en oxidation og en reduktion er
  • dele en redoxreaktion op i en oxidation og en reduktion
  • skrive elektronerne ind i de to delreaktioner
  • afstemme en simpel redoxreaktion, så der afgives og optages lige mange elektroner
  • I en redoxreaktion flytter elektroner fra ét stof til et andet.
  • Oxidation er at afgive elektroner, og reduktion er at optage elektroner.
  • En redoxreaktion kan deles i to delreaktioner, hvor elektronerne skrives som e−.
  • Der afgives altid lige så mange elektroner, som der optages.
  • Et oxidationsmiddel optager elektroner, og et reduktionsmiddel afgiver elektroner.

Læs afsnit 8.1 · Opgaver til 8.1

8.2 Spændingsrækken

Det skal du kunne

  • forklare, hvad der menes med et ædelt og et uædelt metal
  • bruge spændingsrækken til at forudsige, om et metal reagerer med en metalion
  • forudsige, om et metal reagerer med en syre
  • skrive og afstemme reaktionsskemaet for reaktionerne
  • Et uædelt metal afgiver let elektroner, mens et ædelt metal nødigt afgiver elektroner.
  • I spændingsrækken står de uædle metaller til venstre og de ædle til højre.
  • Et metal kan afgive elektroner til ionerne af de stoffer, der står til højre for det.
  • Metaller til venstre for hydrogen reagerer med syre og danner hydrogen.
  • Reaktionsskemaet afstemmes, så der afgives og optages lige mange elektroner.

Læs afsnit 8.2 · Opgaver til 8.2

8.3 Oxidationstal

Det skal du kunne

  • forklare, hvad et oxidationstal er
  • bruge reglerne til at finde oxidationstallet for hvert atom i et molekyle eller en ion
  • afgøre ud fra oxidationstallene, hvad der oxideres, og hvad der reduceres
  • Oxidationstallet er den ladning, et atom ville have, hvis alle bindinger var ionbindinger.
  • Grundstoffer har 0, hydrogen har +I, og oxygen har −II i forbindelser.
  • Summen af oxidationstallene er 0 i et molekyle og lig med ladningen i en ion.
  • Ved en oxidation stiger oxidationstallet, og ved en reduktion falder det.
  • Ændrer ingen oxidationstal sig, er reaktionen ikke en redoxreaktion.

Læs afsnit 8.3 · Opgaver til 8.3

8.4 Afstemning af redoxreaktioner

Det skal du kunne

  • afstemme en redoxreaktion ved hjælp af oxidationstal
  • afstemme ladningen med H+ i sur opløsning og med OH− i basisk opløsning
  • forklare farveskiftene, når permanganat reagerer
  • En redoxreaktion afstemmes, så den samlede stigning i oxidationstal er lige så stor som det samlede fald.
  • Derefter afstemmes ladningen med H+ i sur opløsning og med OH− i basisk opløsning.
  • Til sidst afstemmes hydrogen med H2O, og oxygen bruges som tjek.
  • Permanganat er violet og bliver til farveløst Mn2+ i sur opløsning.

Læs afsnit 8.4 · Opgaver til 8.4

8.5 Korrosion

Det skal du kunne

  • forklare, hvad korrosion er
  • skrive delreaktionerne, når jern ruster
  • forklare, hvorfor der skal både vand og oxygen til, og hvorfor salt gør det værre
  • forklare, hvordan en offeranode beskytter jern
  • Korrosion er, at et metal bliver oxideret af stoffer i omgivelserne. Hos jern kaldes det rust.
  • Jern afgiver elektroner og bliver til Fe2+, mens oxygen optager elektronerne sammen med vand og bliver til OH−.
  • Rust kræver både vand og oxygen, og salt får det til at gå hurtigere.
  • Når to metaller rører hinanden, er det det mest uædle, der korroderer.
  • En offeranode af zink eller magnesium beskytter jern, fordi den afgiver elektronerne i stedet.

Læs afsnit 8.5 · Opgaver til 8.5

Øveprøve uden hjælpemidler

Sådan kan en prøve i kapitel 8 se ud. Du må ikke bruge bog, noter eller computer. Spændingsrækken står i spørgsmålet, og tallene er valgt, så du kan regne uden lommeregner. Sæt 40 minutter af, og skriv dine svar på papir, før du åbner facit. Mærkaten ved hvert spørgsmål viser, hvilket afsnit du skal læse igen, hvis du går i stå.

  1. Oxidation og reduktion afsnit 8.1

    Natrium reagerer med chlor, Cl2, og danner ionerne Na+ og Cl−.

    1. Hvad er en oxidation, og hvad er en reduktion?
    2. Skriv delreaktionen for oxidationen og delreaktionen for reduktionen.
    3. Skriv den samlede reaktion, så der afgives og optages lige mange elektroner.
    4. Hvilket af de to stoffer er oxidationsmidlet?

  2. Spændingsrækken afsnit 8.2

    Her er spændingsrækken: K, Ca, Na, Mg, Al, Zn, Fe, Pb, H2, Cu, Ag, Au

    1. Hvilket metal i rækken er det mest uædle, og hvilket er det mest ædle?
    2. En blystang sænkes ned i en opløsning med sølvioner, Ag+. Sker der en reaktion? Begrund dit svar.
    3. Bly danner ionen Pb2+. Skriv de to delreaktioner og det afstemte reaktionsskema.
    4. En sølvske lægges i saltsyre. Sker der en reaktion? Begrund dit svar.

  3. Oxidationstal afsnit 8.3

    1. Hvilket oxidationstal har et grundstof, der ikke er bundet til andre grundstoffer? Hvilket har hydrogen i forbindelser, og hvilket har oxygen i forbindelser?
    2. Find oxidationstallet for svovl i H2S, for carbon i CO, for nitrogen i NO3− og for nitrogen i NH4+.
    3. Hydrogen brænder: 2 H2 + O2 → 2 H2O. Hvilket grundstof bliver oxideret, og hvilket bliver reduceret? Brug oxidationstal.
    4. Er reaktionen H3O+ + OH− → 2 H2O en redoxreaktion? Begrund dit svar.

  4. Afstemning og permanganat afsnit 8.4

    1. Afstem reaktionsskemaet i sur opløsning: Fe2+ + NO3− → Fe3+ + NO
    2. Hvad ser man, når violet permanganat bliver reduceret i en sur opløsning?
    3. Find oxidationstallet for mangan i MnO4− og i Mn2+. Bliver mangan oxideret eller reduceret, når permanganat bliver til Mn2+?
    4. Hvorfor må tallene fra trin 2 ikke ændres, når ladningen og hydrogen bliver afstemt i trin 3 og 4?

  5. Korrosion afsnit 8.5

    1. Hvilke tre ting skal der til, for at jern ruster?
    2. Skriv delreaktionen for oxidationen, når jern ruster.
    3. Hvorfor ruster biler mest om vinteren?
    4. På et skibsskrog af jern sidder der klodser af zink. Forklar, hvordan de beskytter jernet.

  1. Oxidation og reduktion

    1. En oxidation er, at et stof afgiver elektroner. En reduktion er, at et stof optager elektroner.
    2. Oxidation: Na → Na+ + e−. Reduktion: Cl2 + 2 e− → 2 Cl−.
    3. Oxidationen ganges med 2, så der afgives 2 elektroner: 2 Na + Cl2 → 2 Na+ + 2 Cl−. Ladningen er 0 på begge sider.
    4. Chlor. Det optager elektronerne og får natrium til at blive oxideret.

  2. Spændingsrækken

    1. Kalium er det mest uædle, og guld er det mest ædle.
    2. Ja. Bly står til venstre for sølv og kan derfor afgive elektroner til sølvionerne.
    3. Oxidation: Pb → Pb2+ + 2 e−. Reduktion: Ag+ + e− → Ag. Reduktionen ganges med 2: Pb(s) + 2 Ag+(aq) → Pb2+(aq) + 2 Ag(s)
    4. Nej. Sølv står til højre for hydrogen og kan ikke afgive elektroner til H+ i syren.

  3. Oxidationstal

    1. Et grundstof, der ikke er bundet til andre grundstoffer, har 0. Hydrogen har +I i forbindelser, og oxygen har −II.

    2. I beregningerne står hvert grundstofs symbol for dets oxidationstal. Summen er lig med ladningen.

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

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

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

      \[ \begin{aligned} \mathrm{N} + 4 \cdot \mathrm{H} &= \text{ladning} \\ \mathrm{N} + 4 \cdot 1 &= 1 \\ \mathrm{N} &= -3 \end{aligned} \]

      Svovl har −II i H2S, carbon har +II i CO, nitrogen har +V i NO3−, og nitrogen har −III i NH4+.

    3. Hydrogen stiger fra 0 i H2 til +I i H2O og bliver oxideret. Oxygen falder fra 0 i O2 til −II i H2O og bliver reduceret.

    4. Nej. Hydrogen har +I, og oxygen har −II både før og efter reaktionen. Ingen oxidationstal ændrer sig. Det er en syre/base-reaktion.

  4. Afstemning og permanganat

    1. De fem trin giver:

      Trin Reaktionsskema
      1 Fe stiger 1, og N falder 3.
      2 3 Fe2+ + NO3− → 3 Fe3+ + NO
      3 3 Fe2+ + NO3− + 4 H+ → 3 Fe3+ + NO
      4 3 Fe2+ + NO3− + 4 H+ → 3 Fe3+ + NO + 2 H2O
      5 Der er 3 O på begge sider.

      I trin 3 er ladningen +5 til venstre og +9 til højre, så der skal 4 H+ til venstre.

    2. Den violette farve forsvinder, fordi permanganat bliver til Mn2+, som er farveløs.

    3. Mn står for oxidationstallet for mangan, og O står for oxidationstallet for oxygen. I MnO4− er

      \[ \begin{aligned} \mathrm{Mn} + 4 \cdot \mathrm{O} &= \text{ladning} \\ \mathrm{Mn} + 4 \cdot (-2) &= -1 \\ \mathrm{Mn} &= 7 \end{aligned} \]

      Mangan har +VII i MnO4− og +II i Mn2+. Oxidationstallet falder, så mangan bliver reduceret.

    4. Tallene fra trin 2 sørger for, at der afgives lige så mange elektroner, som der optages. Ændres de, passer elektronregnskabet ikke længere.

  5. Korrosion

    1. Jern, vand og oxygen.
    2. Fe(s) → Fe2+(aq) + 2 e−
    3. Om vinteren er der salt på vejene. Saltvand indeholder mange ioner og leder godt, og så går reaktionen meget hurtigere.
    4. Zink er mere uædelt end jern. Det er derfor zinken, der afgiver elektronerne og bliver tæret væk, og jernet ruster ikke. Zinkklodsen kaldes en offeranode.