luku2 Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen

Samankaltaiset tiedostot
Hapetus-pelkistymisreaktioiden tasapainottaminen

Käsitteitä. Hapetusluku = kuvitteellinen varaus, jonka atomi saa elektronin siirtyessä

Sähkökemia. Sähkökemiallinen jännitesarja, galvaaninen kenno, normaalipotentiaali

Vesi. Pintajännityksen Veden suuremman tiheyden nesteenä kuin kiinteänä aineena Korkean kiehumispisteen

Normaalipotentiaalit

Sähkökemiaa. Hapettuminen Jännitesarja Elektrolyysi Faradayn laki Korroosio

Elektrolyysi Anodilla tapahtuu aina hapettuminen ja katodilla pelkistyminen!

KE04. Kurssikalvot. Tuomas Hentunen. Kevät Tuomas Hentunen KE04 Kevät / 24

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

Sähkökemiaa. Hapettuminen Jännitesarja Elektrolyysi Korroosio

1. Malmista metalliksi

Hapettuminen ja pelkistyminen: RedOx -reaktiot. CHEM-A1250 Luento

2.1 Sähköä kemiallisesta energiasta

Metallien ominaisuudet ja rakenne

ATOMIN JA IONIN KOKO

Workshop: Tekniikan kemia OAMK:ssa

(Huom! Oikeita vastauksia voi olla useita ja oikeasta vastauksesta saa yhden pisteen)

b) Reaktio Zn(s) + 2 Ag + (aq) Zn 2+ (aq) + 2 Ag (s) tapahtuu galvaanisessa kennossa. Kirjoita kennokaavio eli kennon lyhennetty esitys.

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 KERTAUSTA

Reaktio 4 opettajan opas Tehtävien ratkaisut

Jännittävät metallit

Reaktioyhtälö. Sähköisen oppimisen edelläkävijä Empiirinen kaava, molekyylikaava, rakennekaava, viivakaava

Kurssin esittely. Kurssin esittely on monisteella KE4 Metallit ja materiaalit

a) Puhdas aine ja seos b) Vahva happo Syövyttävä happo c) Emäs Emäksinen vesiliuos d) Amorfinen aine Kiteisen aineen

Johdantoa. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?

Käytännön esimerkkejä on lukuisia.

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2 1/2 p = 2 p.

Tehtävän eri osat arvostellaan 1/3 pisteen tarkkuudella, ja loppusumma pyöristetään kokonaisiksi

ULKOELEKTRONIRAKENNE JA METALLILUONNE

Taulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet

Jännittävät metallit Opettajan ohje

Alikuoret eli orbitaalit

Kemia ja ympäristö opintojakso

Jaksollinen järjestelmä ja sidokset

Luku 3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

CHEM-C2210 Alkuainekemia ja epäorgaanisten materiaalien synteesi ja karakterisointi (5 op), kevät 2017

d) Klooria valmistetaan hapettamalla vetykloridia kaliumpermanganaatilla. (Syntyy Mn 2+ -ioneja)

2. Reaktioyhtälö 3) CH 3 CH 2 COCH 3 + O 2 CO 2 + H 2 O

NIMI: Luokka: c) Atomin varaukseton hiukkanen on nimeltään i) protoni ii) neutroni iii) elektroni

Jakso 0. Materiaalit ja teknologia

Tehtävä 1. Avaruussukkulan kiihdytysvaiheen kiinteänä polttoaineena käytetään ammonium- perkloraatin ja alumiinin seosta.

Reaktiosarjat

Aineen häviämättömyyden periaate Jos lähtöaineissa on tietty määrä joitakin atomeja, reaktiotuotteissa täytyy olla sama määrä näitä atomeja.

Kemiallisia reaktioita ympärillämme Fysiikan ja kemian pedagogiikan perusteet

c) Tasapainota seuraava happamassa liuoksessa tapahtuva hapetus-pelkistysreaktio:

Metallien sähkökemiallisen jännitesarjan opettaminen draaman avulla yläasteella

Johdantoa/Kertausta. Kemia on elektronien liikkumista/siirtymistä. Miksi?

Taulukko Käyttötarkoitus Huomioita, miksi? Kreikkalaisten numeeriset etuliitteet

Ylioppilastutkintolautakunta S tudentexamensnämnden

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

EPÄORGAANINEN KEMIA HARJOITUKSIA. Jaksollinen järjestelmä

Vihreän kemian 12 pääperiaatetta:

REAKTIOT JA TASAPAINO, KE5 Vahvat&heikot protolyytit (vesiliuoksissa) ja protolyysireaktiot

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

Fysiikan, kemian ja matematiikan kilpailu lukiolaisille

Kemian eriyttävä tunti. Tekijät Riina Karppinen, Klaus Mäki-Petäys ja Kirsi Söderberg Aihe: sähkökemiallinen pari. Johdanto

1 Tehtävät. 2 Teoria. rauta(ii)ioneiksi ja rauta(ii)ionien hapettaminen kaliumpermanganaattiliuoksella.

Yhdisteiden nimeäminen

Tehtäviä sähkökemiasta

Määritelmät. Happo = luovuttaa protonin H + Emäs = vastaanottaa protonin

Siirtymämetallien erityisominaisuuksia

Kertaus. Tehtävä: Kumpi reagoi kiivaammin kaliumin kanssa, fluori vai kloori? Perustele.

Diplomi-insinöörien ja arkkitehtien yhteisvalinta dia-valinta Insinöörivalinnan kemian koe MALLIRATKAISUT

3.1 Sidostyyppejä ja reaktiotyyppejä. Elektronegatiivisuus = alkuaineen kyky vetää elektroneja puoleensa

3. Protolyysireaktiot ja vesiliuoksen ph

Veden ionitulo ja autoprotolyysi TASAPAINO, KE5

MUUTOKSET ELEKTRONI- RAKENTEESSA

KE03. Kurssikalvot. Tuomas Hentunen. Kevät Tuomas Hentunen KE03 Kevät / 26

KEMIA HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEET

Neutraloituminen = suolan muodostus

Perunapellosta virtaa! Jenna Salmijärvi ja Maija Torttila

Sähköparin oppimista tukeva tietokonesimulaatio kemian lukioopetukseen

Lasku- ja huolimattomuusvirheet ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2½ p. = 2 p.

Törmäysteoria. Törmäysteorian mukaan kemiallinen reaktio tapahtuu, jos reagoivat hiukkaset törmäävät toisiinsa

Reaktiomekanismi. Tänä päivänä hyödynnetään laskennallista kemiaa reaktiomekanismien määrittämisessä/selvittämisessä!

Kertausta 1.kurssista. KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 Atomin rakenne ja jaksollinen järjestelmä. Hiilen isotoopit

Jaksollinen järjestelmä

Liukoisuus

KE4 Materiaalit ja teknologia

Lukion kemiakilpailu

CHEM-A1250 Luento 3, klo Kemiallinen reaktio

Kemian opiskelun avuksi

2. Suolahappoa lisättiin: n(hcl) = 100,0 ml 0,200 mol/l = 20,0 mmol. Neutralointiin kulunut n(hcl) = (20,0 2,485) mmol = 17,515 mmol

Kuparikapselin korroosio

1. HAPETUS- JA PELKISTYSREAKTIOT

8. Alkoholit, fenolit ja eetterit

Suolaliuoksen ph

Kemiallinen tasapaino 3: Puskuriliuokset Liukoisuustulo. Luento 8 CHEM-A1250

Lukion kemian OPS 2016

Sähkökemian perusteita, osa 1

Tekniikan valintakokeen laskutehtävät (osio 3): Vastaa kukin tehtävä erilliselle vastauspaperille vastaukselle varattuun kohtaan

125,0 ml 0,040 M 75,0+125,0 ml Muodostetaan ionitulon lauseke ja sijoitetaan hetkelliset konsentraatiot

Lasku- ja huolimattomuusvirheet - ½ p. Loppupisteiden puolia pisteitä ei korotettu ylöspäin, esim. 2½ p. = 2 p.

Helsingin yliopiston kemian valintakoe. Keskiviikkona klo Vastausselvitykset: Tehtävät:

Aineen perusosaset. Protoni: Varaus +1 alkeisvarausta. Elektroni: Varaus -1 alkeisvarausta. Neutroni: Varaus 0 (varaukseton)

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3 Ekso- ja endotermiset reaktiot sekä entalpian muutos

Erilaisia entalpian muutoksia

Seoksen pitoisuuslaskuja

Oppikirjan tehtävien ratkaisut

Transkriptio:

Kappale 2 Hapettumis pelkistymisreaktioiden ennustaminen ja tasapainottaminen 1

Ennakkokysymyksiä 2

Metallien reaktioita ja jännitesarja Fe(s) + CuSO 4 (aq) Cu(s) + AgNO 3 (aq) taulukkokirja s.155 3

Metallien jännitesarja Vety jakaa metallit jaloihin ja epäjaloihin metalleihin > Epäjalot metallit esiintyvät luonnossa vain yhdisteinä > Jaloja metalleja esiintyy luonnossa puhtaina aineina Metallit järjestyksessä pienenevän hapettumiskykynsä mukaan Jännitesarjan avulla voidaan ennustaa metallien välisiä hapettumis pelkistymisreaktioita: > esim. Ennen vetyä olevat (epäjalot) metallit reagoivat happojen kanssa vetyä vapauttaen > Jalot metallit hapettuvat vain hapettavien happojen kanssa (typpihappo) 4

Metallien hapettuminen ja pelkistyminen Epäjalommalle metallille tapahtuu hapettuminen (=elektronien luovuttamista), jos se on alkuainemuotoisena metalliatomina mukana reaktiossa Jalommalle metallille tapahtuu pelkistyminen (=elektronien vastaanottamista), jos se on ionisoituneena metallikationina mukana reaktiossa Esim. 2Al(s) + 3CuCl 2 (aq) 3Cu(s) + 2AlCl 3 (aq) Jos jalompi metalli reaktiossa alkuainemuotoisena ja epäjalompi ionina (=hapettuneena), ei tapahdu hapettumis pelkistymisreaktiota esim. Mg(s) + CaO(aq) ei reaktiota 5

Normaalipotentiaalitaulukko Sisältää tietoa muidenkin aineiden kuin metallien kyvystä hapettua tai pelkistyä Taulukkoa tulkitsemalla voidaan edelleen ennustaa taulukossa esiintyvien aineiden välisiä reaktioita Taulukossa kaikille aineille on esitetty pelkistymispotentiaaliarvo (E p ), mutta ne aineet joilla arvo negatiivinen, ovat huonosti pelkistyviä (hyviä hapettumaan), esim. Na + + e > Na E p = 2,71 V Cl 2 + 2e > 2Cl E p = 1,36 V katso taulukkokirja s.155 (=helposti hapettuva) (= helposti pelkistyvä) 6

Normaalipotentiaaleja pelkistymispotentiaaleja 7

Normaalipotentiaalitaulukon käyttö Hapettumispotentiaaliarvo (E h ) saadaan kun: käännetään reaktioyhtälö ja otetaan vastaluku pelkistymispotentiaaliarvosta (E p ) Jos reaktiossa mukana olevien aineiden hapettumis (helpommi hapettuvalta aineelta) ja pelkistymis (helpommin pelkistyvältä aineelta) potentiaaliarvojen summa on positiivinen (E h + E p > 0), on kyseinen reaktio spontaani eli tapahtuu itsestään Jos potentiaaliarvojen summa on negatiivinen, ei reaktiota tapahdu esim. t. 16 8

Normaalipotentiaaliarvojen käyttö Taulukkokirjasta saatavat arvot antavat vastauksia mm. seuraaviin kysymyksiin: Mitkä metallit reagoivat veden kanssa vetykaasua vapauttaen? Mitkä metallit reagoivat happojen kanssa vetyä vapauttaen? Miksi jotkin metallit liukenevat vain typpihappoon? Onko aine hyvä hapetin vai pelkistin? 9

Mitkä metallit reagoivat veden kanssa vetykaasua vapauttaen? Metallin ja veden välinen hapettumis pelkistymisreaktio Metalli hapettuu: Ca(s) > Ca 2+ (aq) + 2e E h =+2,87V Veden sisältämä vety pelkistyy: E= +2,87V + ( 0,83V) = +2,04V, reaktio spontaani Alkali ja maa alkalimetalleiden liuetessa veteen vapautuu vetykaasua ja muodostuu emäksinen (alkalinen) vesiliuos OH ionien vaikutuksesta 10

Mitkä metallit reagoivat happojen kanssa vetyä vapauttaen? Metalli hapettuu: Sn(s) > Sn 2+ (aq) + 2e E h =+0,14V Hapon vetyionit (H + ) pelkistyvät vetykaasuksi: E p = 0,00 V E= +0,14V+0,00V=+0,14V reaktio spontaani Eli jos metallin hapettumispotentiaaliarvo (E h ) on positiivinen (=epäjalot metallit), tapahtuu reaktio happojen kanssa vetyä vapauttaen 11

Miksi jotkin metallit liukenevat vain typpihappoon? Ne metallit, joiden hapettumispotentiaaliarvo on negatiivinen (Cu, Fe), tarvitsee jonkun vahvan hapettimen Typpihapon (HNO 3 ) nitraatti ioni (NO 3 ) on tällainen vahva hapetin (E p = +0,80V, +0,96 V) Normaalipotentiaalien summaksi tulee jälleen positiivinen, jolloin reaktio on spontaani 12

Onko aine hyvä hapetin vai pelkistin? Aine, jonka pelkistymispotentiaaliarvo on suuri (esim. F), on hyvä hapetin Aine, jonka pelkistymispotentiaali on pieni (esim. Li), on hyvä pelkistin 13

Normaalipotentiaaleja 14

Hapettumis pelkistymisreaktion tunnistaminen Onko reaktio PbO(s) + CO(g) > Pb(s) + CO 2 (g) hapettumis pelkistymisreaktio? Määritä reaktiossa mukana olevien alkuaineiden hapetusluvut (taulukkokirja s. 144, mooli4 s.27) Jos vähintään kahdelle eri alkuaineelle tapahtuu hapetusluvuissa muutoksia, on reaktio hapettumispelkistymisreaktio (t.22 s.36) 15

Hapetuslukujen määrittäminen 16

Esimerkki Määritä hapetusluvut yhdisteissä esiintyville alkuaineille: O 2 HNO 3 H 2 O H 2 O 2 FeCl 3 H 3 PO 4 17

Reaktioyhtälön tasapainottaminen hapetuslukujen avulla a) 2 CuSO 4 (aq) + 4 KI(aq) 2 CuI(s) + 2 K 2 SO 4 (aq) + I 2 (s) 18

19

20

Ratkaisu 21

22

23

4) Joskus hapettumis pelkistymisreaktio esitetään ionireaktiona. Tällöin lopuksi tulee varmistaa, että sähkövarauksia on yhtä paljon kummallakin puolella reaktioyhtälöä. Esimerkki 2 s.31 24

Ratkaisu 25

26

27

t.28 28

29

30

31

32

Missä putkissa raudan ruostuminen etenee nopeasti? 33