Chemievortrag zum Thema „Redoxreaktionen“. Redoxreaktionen in der Natur

Redoxreaktionen kommen am häufigsten vor und spielen in der Natur eine große Rolle. Sie sind die Grundlage des Lebens auf der Erde, da sie mit der Atmung und dem Stoffwechsel lebender Organismen, dem Zerfall und der Gärung, der Photosynthese in den grünen Pflanzenteilen und der Nervenaktivität von Mensch und Tier verbunden sind.

Atmung Bei der Atmung geben Kohlenhydrate, Fette und Proteine ​​in Reaktionen der biologischen Oxidation und der allmählichen Umstrukturierung des organischen Skeletts Wasserstoffatome ab, um reduzierte Formen zu bilden. Letztere setzen bei Oxidation in der Atmungskette Energie frei, die in gekoppelten Reaktionen der ATP-Synthese in aktiver Form akkumuliert wird.

Chemische Korrosion von Metallen Nach der Zerstörung der Metallbindung gehen die Metallatome und die Atome, aus denen die Oxidationsmittel bestehen, eine chemische Bindung ein. Diese Art der Korrosion ist Medien inhärent, die keinen elektrischen Strom leiten können – das sind Gase und flüssige Nichtelektrolyte.

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Das Konzept der Redoxreaktionen Chemische Reaktionen, die mit einer Änderung des Oxidationsgrades der Elemente, aus denen die Reaktanten bestehen, ablaufen, werden Redoxreaktionen genannt

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Oxidation ist der Prozess, bei dem ein Atom, Molekül oder Ion Elektronen verliert. Das Atom verwandelt sich in ein positiv geladenes Ion: Zn0 – 2e → Zn2+ das negativ geladene Ion wird zu einem neutralen Atom: 2Cl- -2e →Cl20 S2- -2e →S0 Die Größe des positiv geladenen Ions (Atoms) nimmt entsprechend der Zahl zu der abgegebenen Elektronen: Fe2+ -1e →Fe3+ Mn +2 -2e →Mn+4

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Reduktion ist der Prozess der Elektronengewinnung durch ein Atom, Molekül oder Ion. Das Atom verwandelt sich in ein negativ geladenes Ion S0 + 2e → S2− Br0 + e → Br − Die Größe des positiv geladenen Ions (Atoms) nimmt mit der Anzahl der gebundenen Elektronen ab: Mn+7 + 5e → Mn+2 S+ 6 + 2e → S+4 − oder es kann in ein neutrales Atom übergehen: H+ + e → H0 Cu2+ + 2e → Cu0

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Reduktionsmittel sind Atome, Moleküle oder Ionen, die Elektronen abgeben. Sie werden beim Redoxprozess oxidiert: ● Metallatome mit großen Atomradien (I-A-, II-A-Gruppen) sowie Fe, Al, Zn ● einfache nichtmetallische Stoffe: Wasserstoff, Kohlenstoff, Bor; ● negativ geladene Ionen: Cl−, Br−, I−, S2−, N−3. Fluoridionen F− sind kein Reduktionsmittel. ● Metallionen in niedrigster Konzentration: Fe2+, Cu+, Mn2+, Cr3+; ● komplexe Ionen und Moleküle, die Atome mit einem Zwischenrest enthalten: SO32−, NO2−; CO, MnO2 usw.

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Oxidationsmittel sind Atome, Moleküle oder Ionen, die Elektronen aufnehmen. Sie werden im Prozess der ORR reduziert. Typische Oxidationsmittel: ● Atome der Nichtmetallgruppen VII-A, VI-A, V-A in der Zusammensetzung einfacher Substanzen ● Metallionen in höchster Konzentration: Cu2+, Fe3+, Ag+ .. . ● komplexe Ionen und Moleküle, die Atome mit dem höchsten und höchsten d.o. enthalten: SO42−, NO3−, MnO4−, СlО3−, Cr2O72-, SO3, MnO2 usw.

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Die Ausprägung der Redoxeigenschaften wird durch Faktoren wie die Stabilität des Moleküls oder Ions beeinflusst. Je stärker das Teilchen ist, desto weniger Redoxeigenschaften weist es auf

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Stickstoff hat beispielsweise eine hohe Elektronegativität und könnte in Form einer einfachen Substanz ein starkes Oxidationsmittel sein, aber sein Molekül enthält eine Dreifachbindung, das Molekül ist sehr stabil, Stickstoff ist chemisch passiv.

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Oder HCLO ist in Lösung ein stärkeres Oxidationsmittel als HCLO4, da HCLO eine weniger stabile Säure ist.

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Befindet sich ein chemisches Element in einer mittleren Oxidationsstufe, weist es sowohl die Eigenschaften eines Oxidationsmittels als auch eines Reduktionsmittels auf.

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Schwefeloxidationsstufen: -2,0,+4,+6 Н2S-2 – Reduktionsmittel 2Н2S+3O2=2H2O+2SO2 S0,S+4O2 – Oxidationsmittel und Reduktionsmittel S+O2=SO2 2SO2+O2=2SO3 (Reduktionsmittel) S+ 2Na=Na2S SO2+2H2S=3S+2H2O (Oxidationsmittel) H2S+6O4 - Oxidationsmittel Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2O

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Bestimmung der Oxidationsstufen von Atomen chemischer Elemente С.о. chemische Atome in der Zusammensetzung einer einfachen Substanz = 0 Algebraische Summe von s.o. aller Elemente im Ion ist gleich der Ladung des Ions. Algebraische Summe s.o. aller Elemente in der Zusammensetzung einer komplexen Substanz ist 0. K+1 Mn+7 O4-2 1+x+4(-2)=0

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Klassifizierung von Redoxreaktionen Intermolekulare Oxidationsreaktionen 2Al0 + 3Cl20 → 2Al+3 Cl3-1 Intramolekulare Oxidationsreaktionen 2KCl+5O3-2 → 2KCl-1 + 3O20 Reaktionen der Disproportionierung, Dismutation (Autooxidation-Selbstreduktion): 3Cl20 + 6KOH ( hor.) → KCl+5O3 +5KCl-1+3H2O 2N+4O2+ H2O →HN+3O2 + HN+5O3

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Dies ist nützlich zu wissen. Die Oxidationsstufen der Elemente im Salzanion sind die gleichen wie in der Säure, zum Beispiel: (NH4)2Cr2+6O7 und H2Cr2+6O7. Die Oxidationsstufen sind -1 Schwefelzustände in einigen Sulfiden sind -1, zum Beispiel: FeS2 Fluor ist das einzige Nichtmetall, das in Verbindungen NH3, CH4 und anderen keine positive Oxidationsstufe aufweist. In den Verbindungen NH3, CH4 und anderen steht das Vorzeichen des elektropositiven Elements Wasserstoff an zweiter Stelle Ort

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Oxidierende Eigenschaften von konzentrierter Schwefelsäure. Produkte der Schwefelreduktion: H2SO4 + sehr aktiv. Metall (Mg, Li, Na...) → H2S H2SO4 + Akt. Metall (Mn, Fe, Zn...) → S H2SO4 + inaktiv. Metall (Cu, Ag, Sb...) → SO2 H2SO4 + HBr → SO2 H2SO4 + Nichtmetalle (C, P, S...) → SO2 Hinweis: Es ist oft möglich, eine Mischung dieser Produkte in verschiedenen Formen zu bilden Proportionen

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Folienunterschriften:

Erholungsreaktionen. Klassifizierung von OVR. Unterrichtsziele: 1. pädagogisch – Systematisierung des Wissens der Schüler über die Klassifizierung chemischer Reaktionen im Lichte der elektronischen Theorie; - lehren, die Grundkonzepte von OVR zu erklären; - eine Klassifizierung von ODD 2 geben. Entwicklung - die Fähigkeit entwickeln, zu beobachten und Schlussfolgerungen zu ziehen; - die Entwicklung des logischen Denkens sowie der Fähigkeit zum Analysieren und Vergleichen fortzusetzen; 3. pädagogisch – um das wissenschaftliche Weltbild der Schüler zu formen, die Arbeitsfähigkeiten zu verbessern; -die Fähigkeit entwickeln, einander zuzuhören, die Situation zu analysieren und die Kultur der zwischenmenschlichen Kommunikation zu verbessern

Grundkonzepte: Redoxreaktionen, Oxidationsmittel, Reduktionsmittel, Oxidationsprozesse, Reduktionsreaktionen, intermolekulare intramolekulare Disproportionierungen Ausrüstung: PSHE D. I. Mendeleeva

Bei der Bildung bestimmter Arten chemischer Bindungen kommt es zu einem Prozess der Anlagerung oder Abgabe von Elektronen an ein Atom, sodass die Bildung gemeinsamer Elektronenpaare oder geladener Teilchen – Kationen und Anionen – möglich ist. Der Reduktionsprozess ist der Prozess der Aufnahme von Elektronen durch ein Atom (Teilchen) +n Dadurch wird eine Abnahme der Oxidationsstufe beobachtet. während der Restaurierung - s.o. verringert sich zum Beispiel um +2 Aufgabe. Schreiben Sie den Prozess der Kupferreduktion () Der Oxidationsprozess ist der Prozess der Abgabe von Elektronen durch ein Atom (Teilchen) n Infolgedessen wird ein Anstieg des Oxidationsgrades beobachtet. während der Oxidation - s.o. erhöht Zum Beispiel Aufgabe. Schreiben Sie den Oxidationsprozess von Aluminium ()

Oxidationsmittel und Reduktionsmittel. Die Fähigkeit, die Funktionen eines Stoffes/Partikels (oxidierend oder reduzierend) durch s.o. zu bestimmen. Element Reduktionsmittel – Teilchen, Atom, Molekül, das Elektronen abgibt (Elektronendonator). Das Reduktionsmittel erhöht immer den d.o. Ein Oxidationsmittel ist ein Teilchen, Atom oder Molekül, das Elektronen aufnimmt (Elektronenempfänger). Das Oxidationsmittel senkt immer die s.o. 1. Wenn also in einer Verbindung das Element im minimalen RO vorliegt, wie Schwefel in (-2 ist der minimale RO von Schwefel / Gruppennummer -8 /), dann wirkt die Verbindung als Reduktionsmittel. Zum Beispiel: .. 2. Wenn das Element in der Verbindung maximal c ist. o., wie Schwefel in – die Verbindung wirkt als Oxidationsmittel, zum Beispiel: H ...

Die wichtigsten Oxidations- und Reduktionsmittel Oxidationsmittel: K H Und auch einige einfache Stoffe Reduktionsmittel H H Und auch einige einfache Stoffe Metalle, CO, C Aufgabe: Finden Sie unter den vorgeschlagenen Verbindungen Oxidations- und Reduktionsmittel HN S CuO

Alle chemischen Reaktionen, die bei einer Änderung des d.o. auftreten. Elemente werden Redox genannt.

Intermolekulare ORR – der Austausch von Elektronen findet zwischen verschiedenen Atomen (Molekülen, Ionen) statt – das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel befinden sich in verschiedenen Molekülen: + = Reaktionen der intramolekularen Oxidation und Reduktion – das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel befinden sich in derselben Substanz ( Molekül, Partikel) = + 2 Reaktionen Disproportionierung (Dismutation) – Reaktionen, bei denen dasselbe Element sowohl als Oxidationsmittel als auch als Reduktionsmittel wirkt und infolge der Reaktion Verbindungen entstehen, die dasselbe chemische Element in unterschiedlicher Form enthalten Tun. K _________________________________________________________________ Aufgabe Welche Art von OVR ist die Reaktion: N + + HN

PIN 2 𝑆+𝑆 = 3S + 2 O Ist die Reaktion ORR? Bestimmen Sie den Oxidationszustand von Elementen. Finden Sie ein Oxidationsmittel, ein Reduktionsmittel. Bestimmen Sie die Art der ORR. HAUSAUFGABE 1. S. 11, lernen Sie 2. Schreiben Sie ORR aller Arten aus dem Text auf (jeweils zwei Beispiele).

Beschreibung der Präsentation anhand einzelner Folien:

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Abgeschlossen von: Chemielehrerin Baimukhametova Batila Turginbaevna Oxidations-Reduktions-Reaktionen

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Das Motto der Lektion lautet „Jemand verliert, und jemand findet …“ Durch die Arbeit tun Sie alles für Ihre Lieben und für sich selbst, und wenn Sie bei Ihrer Arbeit keinen Erfolg haben, ist Scheitern kein Problem, versuchen Sie es erneut . D. I. Mendelejew.

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Unterrichtsthema: „Redoxreaktionen“ Zweck: Kennenlernen von Redoxreaktionen und Finden des Unterschieds zwischen Stoffwechselreaktionen und Redoxreaktionen. Lernen Sie, Oxidations- und Reduktionsmittel in Reaktionen zu identifizieren. Lernen Sie, Diagramme der Prozesse der Elektronenabgabe und -aufnahme zu zeichnen. Erfahren Sie mehr über die wichtigsten Redoxreaktionen in der Natur.

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Vielleicht sind diese Elektronen Welten, in denen es fünf Kontinente, Künste, Wissen, Kriege, Throne und die Erinnerung an vierzig Jahrhunderte gibt! Vielleicht ist auch jedes Atom ein Universum mit hundert Planeten; Es gibt alles, was hier ist, in komprimierter Form, aber auch das, was nicht hier ist. V. Brusosova.

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Was ist der Oxidationszustand? Der Oxidationszustand ist die Nennladung eines Atoms eines chemischen Elements in einer Verbindung, berechnet auf der Grundlage der Annahme, dass alle Verbindungen nur aus Ionen bestehen. Der Oxidationszustand kann je nach Art der beteiligten Verbindungen positiv, negativ oder null sein. Einige Elemente haben konstante Oxidationsstufen, andere variable. Zu den Elementen mit einer konstanten positiven Oxidationsstufe gehören: - Alkalimetalle: Li+1, Na+1, K+1, Rb+1, Cs+1, Fr+1, die folgenden Elemente der Gruppe II des Periodensystems: Be+2 , Mg+2, Ca+2, Sr+2, Ba+2, Ra+2, Zn+2, sowie Element III A der Gruppe - A1+3 und einige andere. Metalle in Verbindungen haben immer eine positive Oxidationsstufe. Von den Nichtmetallen hat F eine konstante negative Oxidationsstufe (-1). In einfachen Substanzen, die aus Atomen von Metallen oder Nichtmetallen bestehen, sind die Oxidationsstufen der Elemente Null, zum Beispiel: Na°, Al°, Fe°, H2, O2, F2, Cl2, Br2. Wasserstoff zeichnet sich durch Oxidationsstufen aus: +1 (H20), -1 (NaH). Sauerstoff zeichnet sich durch Oxidationsstufen aus: -2 (H20), -1 (H2O2), +2 (OF2).

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Die wichtigsten Reduktionsmittel und Oxidationsmittel Reduktionsmittel: Oxidationsmittel: Elementarmetalle Wasserstoff Kohlenstoff Kohlenmonoxid (II) (CO) Schwefelwasserstoff (H2S) Schwefeloxid (IV) (SO2) Schwefelige Säure H2SO3 und ihre Salze Halogenwasserstoffsäuren und ihre Salze Metallkationen in Zwischenoxidationsstufen: SnCl2, FeCl2, MnSO4, Cr2(SO4)3 Salpetrige Säure HNO2 Ammoniak NH3 Stickoxid (II) (NO) Halogene Kaliumpermanganat (KMnO4) Kaliummanganat (K2MnO4) Manganoxid (IV) (MnO2) Kaliumdichromat (K2Cr2O7) Salpetersäure (HNO3) Schwefelsäure (konz. H2SO4) Kupfer(II)-oxid (CuO) Blei(IV)-oxid (PbO2) Wasserstoffperoxid (H2O2) Eisen(III)-chlorid (FeCl3) Organische Nitroverbindungen

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Der Oxidationsgrad von Mangan in der Kaliumpermanganatverbindung KMnO4. 1. Oxidationsstufe von Kalium +1, Sauerstoff -2. 2. Zählen wir die Anzahl der negativen Ladungen: 4 (-2) = - 8 3. Die Anzahl der positiven Ladungen auf Mangan beträgt 1. 4. Wir stellen die folgende Gleichung auf: (+1) + x+ (-2)* 4 =0 1+ x - 8=0 X = 8 - 1 = 7 X= +7 +7 ist die Oxidationsstufe von Mangan in Kaliumpermanganat.

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Regeln zur Bestimmung der Oxidationsstufen 1. Die Oxidationsstufe eines Elements in einer einfachen Substanz ist 0. Zum Beispiel: Ca, H2, Cl2, Na. 2. Der Oxidationszustand von Fluor in allen Verbindungen außer F2 ist – 1. Beispiel: S+6F6-1 3. Der Oxidationszustand von Sauerstoff in allen Verbindungen außer O2, O3, F2-1O+2 und Peroxidverbindungen Na2+1 O - 12; H2+1O-12 ist gleich –2 Beispiele: Na2O-2, BaO-2, CO2-2. 4. Die Oxidationsstufe von Wasserstoff ist +1, wenn die Verbindungen mindestens ein Nichtmetall enthalten, -1 bei Verbindungen mit Metallen (Hydriden) 5. Die Oxidationsstufe von O in H2 Beispiele: C-4H4+1 Ba+2H2- 1 H2 Der Oxidationszustand von Metallen ist immer positiv (außer bei einfachen Stoffen). Die Oxidationsstufe von Metallen der Hauptnebengruppen ist immer gleich der Gruppennummer. Der Oxidationsgrad von Seitenuntergruppen kann unterschiedliche Werte annehmen. Beispiele: Na+ Cl-, Al2+3O3-2, Cr2+3 O3-2, Cr+2O-2. 6. Die maximale positive Oxidationsstufe entspricht der Gruppennummer (Ausnahmen: Cu+2, Au+3). Die minimale Oxidationsstufe entspricht der Gruppennummer minus acht. Beispiele: H+1N+5O-23, N-3H+13. 7. Die Summe der Oxidationsstufen der Atome in einem Molekül (Ion) ist gleich 0 (die Ladung des Ions).

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Sicherheitsregeln für Laborarbeiten. Experiment 1. Führen Sie eine chemische Reaktion zwischen Lösungen von Kupfer(II)sulfat und Natriumhydroxid durch. Experiment 2. 1. Legen Sie einen Eisennagel in eine Lösung aus Kupfer(II)sulfat. 2. Stellen Sie Gleichungen für chemische Reaktionen auf. 3. Bestimmen Sie die Art jeder chemischen Reaktion. 4. Bestimmen Sie den Oxidationszustand des Atoms jedes chemischen Elements vor und nach der Reaktion. 5. Überlegen Sie, wie sich diese Reaktionen unterscheiden?

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Antworten: Cu+2S+6O4-2 +2Na +1O-2H+1Cu +2(O -2H+1)2+Na2 +1S +6O4-2 – Austauschreaktion Cu+2S+6O4-2 + Fe0 Fe+2 S+6O4 -2+Сu0 – Substitutionsreaktion Reaktion Nr. 2 unterscheidet sich von Reaktion Nr. 1 dadurch, dass sich in diesem Fall der Oxidationszustand der Atome chemischer Elemente vor und nach der Reaktion ändert. Beachten Sie diesen wichtigen Unterschied zwischen den beiden Reaktionen. Die zweite Reaktion ist OVR. Unterstreichen wir in der Reaktionsgleichung die Symbole der chemischen Elemente, die den Oxidationszustand verändert haben. Schreiben wir sie auf und geben wir an, was die Atome mit ihren Elektronen gemacht haben (geben oder empfangen?), d. h. Elektronenübergänge. Cu+2 + 2 e-  Cu0 – Oxidationsmittel, reduziert Fe0 - 2 e-  Fe+2 – Reduktionsmittel, oxidiert

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Einteilung der Redoxreaktionen 1. Intermolekulare Redoxreaktionen Das Oxidationsmittel und das Reduktionsmittel kommen in unterschiedlichen Stoffen vor; Der Elektronenaustausch findet bei diesen Reaktionen zwischen verschiedenen Atomen oder Molekülen statt: 2Ca0 + O20 → 2 Ca+2O-2 Ca – Reduktionsmittel; O2 – Oxidationsmittel Cu+2O + C+2O → Cu0 + C+4O2 CO – Reduktionsmittel; CuO – Oxidationsmittel Zn0 + 2HCl → Zn+2Cl2 + H20 Zn – Reduktionsmittel; HСl – Oxidationsmittel Mn+4O2 + 2KI-1 + 2H2SO4 → I20 + K2SO4 + Mn+2SO4 + 2H2O KI – Reduktionsmittel; MnO2 ist ein Oxidationsmittel.

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2. Intramolekulare Redoxreaktionen Bei intramolekularen Reaktionen befinden sich Oxidationsmittel und Reduktionsmittel im selben Molekül. Intramolekulare Reaktionen treten üblicherweise bei der thermischen Zersetzung von Stoffen auf, die ein Oxidationsmittel und ein Reduktionsmittel enthalten. 4Na2Cr2O7 → 4Na2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2 Cr+6- Oxidationsmittel; O-2 – Reduktionsmittel

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3. Disproportionierungsreaktionen Redoxreaktionen, bei denen ein Element gleichzeitig die Oxidationsstufe erhöht und verringert. 3S + 6NaOH → Na2SO3 + 2Na2S + 3H2O Schwefel in der Oxidationsstufe 0 ist sowohl ein Oxidationsmittel als auch ein Reduktionsmittel. 4. Komporportionierungsreaktionen Redoxreaktionen, bei denen Atome eines Elements in verschiedenen Oxidationsstufen durch die Reaktion eine Oxidationsstufe annehmen. 5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 → 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O Br+5 – Oxidationsmittel; Br-1 – Reduktionsmittel

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Algorithmus zum Aufstellen von Gleichungen für Redoxreaktionen mithilfe der Methode der elektronischen Bilanz 1. Schreiben Sie das Reaktionsschema KMnO4+KI+H2SO4→MnSO4+ I2+K2SO4+H2O auf. 2. Geben Sie die Oxidationsstufen der Atome der Elemente ein, für die es sich ändert KMn+7O4+ KI-+ H2SO4→ Mn+2SO4+ I20+ K2SO4+ H2O 3. Elemente, die den Oxidationszustand ändern, werden identifiziert und die Anzahl der Elektronen bestimmt, die vom Oxidationsmittel aufgenommen und vom Reduktionsmittel abgegeben werden. Mn+7 + 5ē → Mn+2 2I-1 - 2ē → I20 4. Gleichen Sie die Anzahl der akzeptierten und abgegebenen Elektronen aus und legen Sie so Koeffizienten für Verbindungen fest, die Elemente enthalten, die den Oxidationszustand ändern. Mn+7 + 5ē → Mn+22 2I-1 - 2ē → I205 2Mn+7 + 10I-1 → 2Mn+2 + 5I20 5. Wählen Sie Koeffizienten für alle anderen Teilnehmer der Reaktion. 2KMnO4+10KI+8H2SO4→2MnSO4+5I2+6K2SO4+ 8H2O

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Das elektronische Gleichgewicht ist eine Methode zur Ermittlung von Koeffizienten in den Gleichungen von Redoxreaktionen, die den Elektronenaustausch zwischen Atomen von Elementen berücksichtigt, die ihren Oxidationszustand ändern. Die Anzahl der vom Reduktionsmittel abgegebenen Elektronen ist gleich der Anzahl der vom Oxidationsmittel aufgenommenen Elektronen.

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Oxidations-Reduktions-Reaktionen sind Reaktionen, bei denen Oxidations- und Reduktionsprozesse gleichzeitig ablaufen und sich in der Regel die Oxidationsstufen von Elementen ändern. Betrachten wir den Vorgang am Beispiel der Wechselwirkung von Zink mit verdünnter Schwefelsäure:

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Erinnern wir uns: 1. Oxidations-Reduktions-Reaktionen sind Reaktionen, bei denen Elektronen von einem Atom, Molekül oder Ion auf ein anderes übertragen werden. 2. Oxidation ist der Prozess, bei dem Elektronen verloren gehen und der Oxidationsgrad zunimmt. 3. Reduktion ist der Prozess der Zugabe von Elektronen, der Oxidationszustand nimmt ab. 4. Atome, Moleküle oder Ionen, die Elektronen abgeben, werden oxidiert; sind Reduktionsmittel. 5. Atome, Ionen oder Moleküle, die Elektronen aufnehmen, werden reduziert; sind Oxidationsmittel. 6. Oxidation geht immer mit Reduktion einher; Reduktion ist mit Oxidation verbunden. 7. Oxidations-Reduktions-Reaktionen sind die Einheit zweier gegensätzlicher Prozesse: Oxidation und Reduktion.