Reaktionsgleichungen Flashcards
Elektrolyse von Wasser
H20 → H2 + ½ O2 (endotherm)
Knallgasreaktion
H2 + ½ O2 → H20 (exotherm)
Reaktion unedler Metalle mit Wasser oder Säure
“2 Na + 2 H20 → H2 + 2 NaOH
Ca + 2 H20 → H2 + Ca(OH)2
Zn + 2 HCl → H2 + ZnCl2”
“Steam-Reforming
Mit Dampf werden niedere Kohlenwasserstoffe aufgespalten.”
CH4 + H20 → 3 H2 + CO
Thermisches Cracken
CnH2n+2 → CnH2n + H2
↳Cn-1H2n + C + H2
Kohlenmonoxid-Vergasung
CO + H20(g) ⇌ H2 + CO2
Chloralkali-Elektrolyse
2 Na+Cl- + 2 H20 → 2 NaOH + H2 + Cl2
Reduktion Kupfer(II)-oxid mit H2 zu elementarem Kupfer
CuO + H2 → Cu + H20
“Wasserstoffbindungen der Nichtmetalle
–> entweder selbe EN oder höhere, sonst keine Reaktion”
NH3 + H20 → NH4+ + OH-
“Calciumhydrid in Wasser
–> H-Verbindungen mit stark elektropositiven Metallen (Erd-/Alkalimetalle)”
CaH2 + 2 H20 → 2 H2 + Ca(OH)2
Säure-Base-Konzepte
HCl + H20 → H30+ + Cl-
Allgemein: HA + H20 → H30+ + A-
Natronlauge in Wasser
NaOH → Na+ + OH-
“Neutralisationsreaktion
–> Sehr hohe Temperatur erzeugbar”
H30+ + OH- → 2 H20
Beispiel Koordinationschemie
Ag+ + 2 NH3 → [Ag(NH3)2]+
Thermische Zersetzung von Metalloxiden
z.B. HgO → Hg + ½ O2 (bei Erhitzung)
Katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid (mit Braunstein MnO2 als Kat)
H2O2 → H20 + ½ O2
Katalytische Zersetzung von Nitraten/Chloraten
KClO3 → KCl + 3/2 O2 (Katalysator: Mn02)
Photosynthesereaktion
6 CO2 + 6 H2O → 6 O2 + C6H12O6 (Glukose)
Verbrennung von Schwefel an der Luft
1/8 S8 + O2 → SO2
Verbrennen von Eisenwolle an der Luft
3 Fe + 2 O2 → Fe3O4
Verbrennung Alkalimetalle
“Li + O2 → Li2O (Oxid)
Na + O2 → Na2O2 (Peroxid)
K/Rb/Cs + O2 → MO2 (Hyperoxid)”
Alkalimetallozonide
MO2 + O3 → MO3 + O2
“Reduzierende Wirkung Wasserstoffperoxid
Oxidierende Wirkung Wasserstoffperoxid”
“H2O2 + 2 H2O ⇌ O2 + 2 H3O+ + 2e-
H2O2 + 2 H3O+ + 2e- ⇌ 4 H2O”
Oxidierende Wirkung Ozon
O3 + 2 I- + H2O → O2 + 2 OH- + I2
Autoprotolysegleichgewicht – Eigenspaltung Wasser
H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH-
“Gewinnung von N2 im Labormaßstab
Thermische Zersetzung von Natriumazid”
“2 NaN3 → 2 Na + 3 N2
Reaktion bei ca. 300°C”
Erwärmen konzentrierter Ammoniumnitrit-Lsg. zur Gewinnung von N2
NH4NO2 → N2 + 2 H20
Biologische N2-Fixierung
N2 + 10 H+ + 8 e- → 2 NH4+ + H2
N2 reagiert mit Lithium und Erdalkalimetallen zu Nitriden
3 Mg + N2 → Mg3N2
Reaktion von Magnesiumnitrid mit Wasser zu Ammoniak
Mg3N2 + H20 → 3 Mg(OH)2 + 2 NH3
Haber-Bosch-Verfahren
“N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3
- -> hohe Temp. + hoher Druck + Katalysator
- -> Gleichgewichtverlagerung (Prinzip le Chatelier)”
Ammoniakherstellung im Labor aus Ammoniumchlorid und Natronlauge
NH4Cl + NaOH → NH3 + NaCl + H20
“Kupfernachweis,
Entstehung tiefblauer Amminkomplex”
Cu2+ + 4 NH3 → [Cu(NH3)4]2+
Beim Erhitzen reagiert gasförmiges Ammoniak mit Alkali- und Erdalkalimetallen zu Amiden
Na + NH3 → NaNH2 + ½ H2
Mit Protonendonatoren wie HCl reagiert NH3 zu Ammoniumsalzen
NH3 + HCl → NH4Cl
N20 durch thermische Zersetzung von Ammoniumnitrat
NH4NO3 → N20 + 2 H20
“Ostwaldverfahren: Großtechnische Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak
(versch. Teilschritte)”
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H20
NO aus Natriumnitrit und Schwefelsäure
“2 NaNO2 + 2 H2SO4 →
2 NaHSO4 + NO + NO2 + H20”
“Mit Sauerstoff reagiert NO (farblos)
spontan zu NO2 (braun)”
NO + ½ O2 → NO2
Entstehung N2O3
NO + NO2 ⇌ N2O3
NO2 durch Einwirken konzentrierter Salpetersäure auf metallisches Kupfer
Cu + 2 NO3- + 4 H3O+ ⇌ Cu2+ + 2 NO2 + 6 H2O
NO als Luftschadstoffe
CO + NO → CO2 + ½ N2
CH4 + 4 NO → 2 N2 + CO2 + 2 H2O
Herstellung von Salpetersäure durch Einleiten von N2O4 in Wasser
“Teilschritte:
- N2 + 3 H2 ⇌ 2 NH3 (Haber Bosch Verfahren)
- 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H20 (Ostwald Verfahren)
- NO verbindet sich während Abkühlen mit O2 zu NO
- (NO2 + O2 → N2O4)
N2O4 + ½ O2 + H20 → HNO3”
Königswasser
HNO3 + 3 HCl → NOCl + 2 Cl + 2 H20
Disproportionierung Salpetrige Säure
3 HNO2 ⇌ HNO3 + 2 NO + H2O
Reduzierende Wirkung Salpetrige Säure
NO2- + 3 H2O ⇌ NO3- + 2 H3O+ + 2e-
Oxidierende Wirkung Salpetrige Säure
NO2- + 2 H3O+ + e- ⇌ NO
“Technische Synthese von CO und CO2
CO entsteht bei unvollständiger Verbrennung von Kohlenstoff (Koksüberschuss) “
“C + O2 CO2
C + CO2 ⇌ 2 CO (Boudouard-GG)”
Synthese von CO im Labormaßstab durch Erhitzen von Ameisensäure HCOOH mit konz. Schwefelsäure H2SO4
HCOOH → CO + H20
Reduzierende Wirkung von CO gegenüber vielen Metallen bei erhöhter Temperatur
Pd2+ + CO + 3 H20 → Pd + CO2 + 3 H30+
Verbrennung von CO an der Luft
CO + ½ O2 → CO2
Nachweis des entstandenen CO2
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H20
Kalkbrennen
“CaCO3 → CaO + CO2
(bei ca. 1000 – 1200°C)”
“Synthese von CO2 im Labormaßstab
aus Carbonat und starker Säure”
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H20
Verbrennung von CS2
CS2 + 3 O2 → CO2 + 2 SO2
Herstellung von Chlor im Labormaßstab aus Kaliumpermanganat und Salzsäure
“2 KMnO4 + 16 HCl →
2 MnCl + 2 KCl + 5 Cl + 8 H20”
Herstellung von Iod durch Reduktion von Iodat IO3- mit schwefliger Säure zu Iodid, Komproportionierung von Iodat und Iodid zu I2
“HIO3 + 3 H2SO3 → HI + 3 H2SO4
HIO3 + 5 HI → 3 I2 + 3 H20”
Die meisten Metalle „verbrennen“ in einer Cl2-Atmosphäre
Fe + 3/2 Cl2 → FeCl3
Hydrogenhalogenide (HF, HCl, HBr, HI) in Wasser
HX + H20 → X- + H30+
Flusssäure HF löst Glas auf
SiO2 + 4 HF → SiF4 + 2 H2O
Lösung von Silberchlorid in Ammoniak bzw. Komplexbildung von AgCl und NH3
AgCl + 2 NH3 → [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Komplexbildung von AgBr und Thiosulfat
AgBr + 2 S2O32- → [Ag(S2O3)2]3- + Br-
Komplexbildung von AgI mit Cyanid
AgI + 2 CN- → [Ag(CN)2]- + I-
“Claus-Prozess
- Verbrennen von Schwefelwasserstoff zu Schwefeldioxid
- Komproportionierung von Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid zu elementarem Schwefel”
H2S + 3/2 O2 → SO2 + H20
2 H2S + SO2 → 3/8 S8 + 2 H20
Technische Herstellung von Schwefeldioxid durch Verbrennen von Schwefel
S + O2 → SO2
Und durch Erhitzen/Abrösten sulfidischer Erze (z.B. Pyrit FeS2)
4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2
“Reduzierende Wirkung:
Schwefeldioxid entfärbt eine Triiodid-Lsg.”
“SO2 + KI3 + 2 H20 → H2SO4 + KI + 2 HI
KI3 besteht aus I- und I2”
“Kontaktverfahren zur Herstellung von Schwefelsäure
- Sauerstoffübertragung auf SO2 durch V2O5 als Katalysator (bei ca. 430°C)
- SO3 löst sich schneller in H2SO4 als in Wasser. Dabei bildet sich Dischwefelsäure.
- Diese wird dann mit Wasser umgesetzt.”
SO2 + ½ O2 → SO3
SO3 + H2SO4 → H2S2O7
H2S2O7 + H20 → 2 H2SO4
Iodometrie: Reaktion von Thiosulfat mit Iod zu Tetrathionat
2 S2O32- + I2 → S4O62- + 2 I-
“Zersetzung von Thiosulfat mit Säure
Bei der Zersetzung von Thiosulfat in Säure entsteht immer elementarer Schwefel und Wasser.”
S2O32- + H30+ → 1/8 S8 + H2SO3 + 2 H20
“Herstellung von elementarem Phosphor:
- Reduktion von Calciumphosphat mit Koks bei 1400°C im Lichtbogenofen; Quarzsand dient als Schlackenbildner
- P4 zerfällt bei hohen Temperaturen in zwei P2-Einheiten; beim Abkühlen dimerisiert er wieder; wird fest und weißer Phosphor entsteht”
“Ca3(PO4)2 + 5 C + 3 SiO2 →
P2 + 3 CaSiO3 + 5 CO
2 P2 → P4”
Herstellung von Phosphorsäure aus Phosphor(V)-oxid P4O10
P4O10 + 6 H20 → 4 H3PO4
Oxidation von P4 mit Luftsauerstoff zu P4O10
“P4 + 3 O2 → P4O6
P4O6 + 2 O2 → P4O10”
“Phosphatdünger:
Überführen von Calciumphosphat in lösliches Calciumdihydrogenphosphat
Superphosphat (mit Schwefelsr.)
Doppel-/Tripelsuperphosphat
(mit Phosphorsr.)”
”
Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 (halbkonz.) → Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4
Ca3(PO4) + 4 H3PO4 → 3 Ca(H2PO4)2”
Bildung von Orthokieselsäure aus SiO2
SiO2 + 2 H20 ⇌ H4SiO4
Zeolith A als Ionenaustauscher
Na12[Al12Si12O48] + 6Ca2+ ⇌ Ca6[Al12Si12O48] +12Na+
Calciumoxalat-Monohydrat: Niederschlag in Wasser
Ca2+ + C2O42- → Ca(C2O4) ⋅ H20
Komplexbildung zur Verbesserung der Löslichkeit
Ca2+ + edta4- → [Ca(edta)]2-
Lösung von Calciumcarbonat in Wasser mit gelöstem CO2; beim Erhitzen tritt die Rückreaktion auf
“CaCO3 + CO2 + H20 ⇌ Ca(HCO3)2
fest gelöst”
Elektrodenvorgänge der Schmelzflusselektrolyse von Aluminiumoxid-Kryolith-Gemisch (Al2O3 + Na3 AlF6)
“Schmelze: Al2O3 ⇌ 2 Al3+ + 3 O2-
Anode: 3 O2- → 3/2 O2 + 6 e-
Kathode: 2 Al3+ + 6 e- → 2 Al”
Passivierung von Aluminium in Wasser
“Al + 3 H20 → Al(OH)3 + 3/2 H2
Neben Aluminiumhydroxid entsteht auch Al2O3”
Aluminium ist amphoter: Löst sich im stark Sauren und stark Basischen unter Wasserstoffentwicklung
“Al + H30+ + 3 H20 → [Al(H20)6]3+ + 3/2 H2
Al + OH- + 3 H20 → [Al(OH)4]- + 3/2 H2”
Ähnliche Reaktion bei Aluminiumhydroxid; nur ohne Wasserstoffentwicklung
“Al(OH)3 + 3 H30+ → [Al(H20)6]3+
Al(OH)3 + OH- → [Al(OH)4]-“
“Verbrennen von Al an der Luft
(hohe Reaktionsenthalpie)”
2 Al + 3/2 O2 → Al2O3
“Aluminothermisches Verfahren:
Al kann alle Metalloxide M2O3, deren Bindungsenthalpien kleiner als Al2O3 sind, reduzieren (Beispiel Chrom(III)-Oxid)”
Cr2O3 + 2 Al → 2 Cr + Al2O3
Herstellung von Diethylzink
2 Zn + 2 C2H5I → Zn(C2H5)2 + ZnI2
Zersetzung von Diethylzink in Wasser (Hydrolyse)
Zn(C2H5)2 + 2 H20 → Zn(OH)2 + 2 C2H6
Darstellung von lithium- und magnesiumorganischen Verbindungen aus Alkylhalogeniden (R steht für eine Alkylgruppe)
“RCl + 2 Li → RLi + LiCl
RBr + Mg → RMgBr (Alkylmagnesiumbromid: Grignard-Verbindung)”
“Synthese von Dichlordimethylsilan nach dem Müller-Rochow-Verfahren
(Cu-Katalysator und ca. 350°C)”
2 CH3Cl + Si → (CH3)2SiCl2
“Polymerisation, Beispiel für Herstellung eines Silicons
“
“(CH3)2SiCl2→1 (CH3)2Si(OH)2 →2 Polydimethylsiloxan
- Schritt: + 2 H20 und – HCl
- Schritt: Kondensation”
“Herstellung Tetracarbonylnickel (Hinreaktion)
Herstellung hochreinem Nickel = Mondverfahren (Rückreaktion)”
“Ni + 4 CO ⇌ Ni (CO)4
Hinreaktion: 80° C
Rückreaktion: 180° C “
Synthese von Bis(cyclopentadienyl)eisen/Ferrocen
2 Na+C5H5- + FeCl2 → Fe(C5H5) + 2 NaCl
“Herstellung Eisen im Hochofen
Boudouard Gleichgewicht”
“FeO + C → 2 Fe + CO2
C + CO2 ⇌ 2 CO”
Frischen (so bekommt man das C aus Roheisen)
“C + O2 ⇌ CO2
oder auch Mn + ½ O2 ⇌ MnO”
Cyanidlaugerei zur Herstellung von Gold und Silber
“2 Au + ½ O2 + H2O + 4 CN- → 2 [Au(CN)2]- + 2OH-
2 [Au(CN)2]- + Zn → [Zn(CN)4]2- + 2 Au”
