AC2 ÜB 12 Salze I Seite 1 von 17. Vorbereitung und Zusammenfassung des Übungsblattes

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1 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 1 von 17 Vorbereitung und Zusammenfassung des Übungsblattes

2 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 2 von 17 Aufgabe: Füllen Sie die leeren Felder aus und geben Sie jeweils für die Reaktionen 1 bis 4 je eine Reaktionsgleichung an.

3 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 3 von 17 Inhaltsverzeichnis 1 Sauerstoffsäuren. Übung 1 & 2 2 Ionenverbindungen. Übung Darstellung von Ionenverbindungen. Seite 4 Seite 9 Seite Darstellung von Ionenverbindungen bzw. Salze durch Redoxreaktion. Übung 4 & 5 Seite Ionenverbindungen bzw. Salze durch Reaktion basischer Stoffe mit sauren Stoffen. Übung 6 - Übung 9 Seite 12 Lernziele Sie können ausgehend von dem entsprechenden sauren xid (Nichtmetall- bzw. Halbmetalloxid) auf die Struktur der entsprechenden Sauerstoffsäure schliessen. Ausgehend von der Formel der Sauerstoffsäure können Sie auf die Formel des entsprechenden sauren xides schliessen. Sie beherrschen die Nomenklatur der Sauerstoffsäuren, Salze und ionisch aufgebauten Verbindungen. Sie können Reaktionsgleichungen für die verschiedenen Darstellungsmethoden von Salzen und ionischen Verbindungen formulieren. So Arbeiten Sie am besten mit diesem Arbeitsblatt. Versuchen Sie zunächst die Übungen zu lösen. Wenn Sie dabei auf Schwierigkeiten stossen sollten Sie die entsprechenden Theoriezusammenfassungen lesen. Diese sind in Form von Infokästen im Text verteilt: Kasten Seite Kasten 1: Merkregel für die Sauerstoffsäuren 4 Kasten 2: Merkregel für die Anionennamen. 6 Siehe auch Kasten 5 Kasten 3: Überblick Ionenverbindungen 9 Kasten 4: Zusammenfassung basische xide 9 und Metallhydroxide Kasten 5: Benennung von Ionenverbindungen. 10 Siehe auch Kasten 2 Kasten 6: Überblick: Darstellung von Ionenver- 13 bindungen bzw. Salze durch Reaktion basischer Stoffe mit sauren Stoffen

4 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 4 von 17 Kasten 1 Merkregel für die Sauerstoffsäuren Die Lewis Formeln für die meisten Sauerstoffsäuren eines Elementes (Nichtmetall bzw. Halbmetall) lassen sich aus dem sauerstoffreichsten xid ableiten. In dieses xid hat das Element die höchste xidationsstufe, sie entspricht der Hauptgruppennummer. Da Nichtmetalloxide und Halbmetalloxide mit Wasser zu Säuren reagieren, nennt man diese xide saure xide. In den sauren xiden liegt ein kovalenter Bindungstyp vor. Das Spiel geht wie folgt: Sauerstoffreichstes saures xid + Wasser > Sauerstoffsäure der höchsten xidationsstufe. Entfernt man, in der Lewis-Formel der Sauerstoffsäure der höchsten xidationsstufe, nacheinander die -Atome, welche kein H-Atom gebunden haben, und ersetzt diese jeweils durch ein freies Elektronenpaar, so ergeben sich die Säuren der niedrigeren xidationsstufen! - - "-" "-" S + H 2 S H H H S+ H H S H - + Saures oxid Schwefelsäure Schwefelige säure Hyposchwefelige säure +VI Beispiel: +VI + IV + II Bedenke, bei der Reaktion des xides mit Wasser ändert sich die xidationsstufe nicht! In den Sauerstoffsäuren kann das Nichtmetall- bzw. Halbmetallatom maximal von vier Sauerstoffatomen umgeben sein. Wegen ihrem kleineren Atomradius sind die Elemente der zweiten Periode in den Sauerstoffsäuren niemals von vier Sauerstoffatomen umgeben Sauerstoffsäuren. Sauerstoffsäuren entstehen aus der Reaktion von sauren xiden mit Wasser. Umgekehrt erhält man saure xide durch vollständige Entwässerung (Dehydratisierung) der Sauerstoffsäuren (siehe auch Kasten 6). Saures xid + H 2 Eintrag in Wasser Wasserentziehende Bedingungen Saurstoffsäure Bei diesen Reaktionen findet keine Änderung der xidationsstufen statt! Saure xide und Sauerstoffsäuren sind kovalent aufgebaute Verbindungen. Bedenke: Das saure xid enthält keine Wasserstoffatome! Saure xide sind binäre Element- Sauerstoffverbindungen!

5 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 5 von 17 Übung 1a: Ergänzen Sie folgende Reaktionsgleichungen und geben Sie jeweils die Lewis- Formeln der sauren xide an. 1. S 3 + H 2 H 2 S 4 2. C 2 + H H 2 HN H 2 HN H 2 HCl H 2 H 3 P H 2 H 2 S H 2 HCl 2

6 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 6 von 17 Übung 1b: Formulieren Sie den Reaktionsmechanismus für die ersten drei Reaktionen aus Übung 1a Kasten 2. Merkregel für die Anionennamen: Die Namen der Anionen, welche Säureanionen von Elementwasserstoffsäuren (H x E bzw. EH x, E steht für ein beliebiges Nicht- bzw. Halbmetall) sind, enden mit id. Beispiele: Kaliumiodid KI enthält das I - -Ion, welches das Säureanion der Iodwasserstoffsäure HI ist. Natriumsulfid Na 2 S enthält das S 2- -Ion, welches das Säureanion des Schwefelwasserstoffes H 2 S ist. Die Namen der Anionen, welche Säureanionen von Sauerstoffsäuren (E y H x,e steht für ein beliebiges Nichtmetall) sind, enden mit at, it oder werden als Hypo-Elemtnamekurzform-it bezeichnet. Beispiel: - - S S S - at it Hypo it Element in der höchsten Z. Z=G#; +VI Element: Z = G#-2; +IV Element: Z = G#-4; +II Sulfat Sulfit Hyposulfit Z: xidationszahl, G#: Gruppennummer im PSE. Eine Ausnahme stellen die Halogene dar: Z = G# => per...at Z = G# - 2 =>...at Z = G# -4 =>...it Z = G# -6 => Hypo...it.

7 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 7 von 17 Übung 2: Ergänzen Sie folgende Tabelle mit den Namen und Lewis-Formeln der Sauerstoffsäuren. Geben Sie zusätzlich die Namen der Salze der jeweiligen Säuren. Hauptgruppe Höchstes xid Z im xid Z in Säure IV V VI VII C2 N25 P410 S3 Cl27 +IV +V +V +VI +VII HCl4 +VII H2S4 +VI HN3 H3P4 HCl3 +V H2C3 H2S3 +IV HN2 H3P3 HCl2 +III HCl +I

8 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 8 von 17 Sauerstoffsäuren der Halogene und deren Salze Z Cl Br I HCl 4 HBr 4 HI 4 +VII HCl 3 HBr 3 HI 3 +V HCl 2 +III Uns gibt es nicht. Wir treten, wenn überhaupt, als sehr instabile Zwischenstufen auf! HCl HBr HI +I

9 2. Ionenverbindungen AC2 ÜB 12 Salze I Seite 9 von 17 Kasten 3 Überblick Ionenverbindungen Ionenverbindungen. (Aufbau: Ionengitter aus Kationen und Anionen) Salze. Metalloxide. Metallhydroxide. Kation: Basenrest Kation: Metallkation Kation: Metallkation ` Anion: Säurerest Anion: xidion 2- Anion: Hydroxidion - H Die Metalloxide und Metallhydroxyde wurden nur deshalb hervorgehoben, weil sie uns im Zusammenhang mit der Darstellung von Salzen besonders interessieren Kasten 4 Zusammenfassung basische xide und Metallhydroxide Metalloxide Metalloxide zeigen basisches Verhalten, da sie das sehr stark basische xidion enthalten, welches mit Säuren wie folgt reagiert: 2- + H > 2- + H > Man bezeichnet daher Metalloxide als basische xide. Merke: In Wasser sind 2- -Ionen nicht beständig (warum?) Metallhydroxide Metallhydroxide reagieren basisch, da sie in Wasser in das Metallkation und H - dissoziieren. Metallhydroxide sind daher Basen. Beispiel: Ca(H) > Ca(aq) H - (aq) Metallhydroxide sind um so stärker basisch je stärker sie in Wasser dissoziieren. Mit Ausnahme der Alkalimetallhydroxide sind die Metallhydroxide schwer lösliche Verbindungen. Ba(H) 2, Sr(H) 2 und Ca(H) 2 sind mäßig wasserlöslich, jedoch liegt der Anteil, der sich in Wasser löst, vollständig dissoziiert vor. Zwischen einem basischen xid und dem entsprechenden Metallhydroxid, besteht eine ähnliche Beziehung wie zwischen einem sauren xid und der entsprechenden Sauerstoffsäure (siehe auch Kasten 6). Basisches xid + H 2 Eintrag in Wasser Wasserentziehende Bedingungen Metallhydroxid

10 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 10 von 17 Kasten 5: Benennung von Ionenverbindungen Ionische Verbindungen werden gemäss folgendem Schema benannt: Beispiel: Summenformel (Verhältnisformel): Fe 2 3 Name: Di-Eisen-tri-xid Allgemein: Zahlwort-Kationname-Zahlwort-Anionname Das Zahlwort gibt die Anzahl identischer Atome, Moleküle oder Ionen an (siehe folgende Tabelle). Anzahl Zahlwort 1/2 Hemi 1 Mono (entfällt) 2 Di 3 Tri 4 Tetra 5 Penta 6 Hexa 7 Hepta 8 cta 9 Nona 10 Deca Anion Einatomig Name Anion Name Mehratomig C 4- Carbid S4 2- Sulfat Si 4- Silicid HS4 - Hydrogensulfat N 3- Nitrid S3 2- Sulfit P 3- Phosphid C3 2- Carbonat As 3- Arsenid HC3 - Hydrogencarbonat 2- xid P4 3- Phosphat S 2- Sulfid HP4 2- Hydrogenphosphat Se 2- Selenid H2P4 - Dihydrogenphosphat Te 2- Tellurid N3 - Nitrat F - Fluorid N2 - Nitrit Cl - Chlorid Mn4 - Permanganat Br - Bromid Cr4 2- Chromat I - Iodid Cr27 2- Dichromat H - Hydrid CH3C - Acetat C24 2- xalat NH2 - Amid HS - Hydrogensulfid H - Hydroxid CN - Cyanid Die Namen der Anionen können obiger Tabelle entnommen werden. Die Namen der Ionen müssen Sie auswendig lernen. Kasten 2 fasst einige Merkregeln zusammen. Die Namen der Kationen entsprechen im Falle von Metallionen den Metallnamen. Das Kation NH + 4 wird als Ammonium benannt. Auf das Zahlwort kann verzichtet werden, wenn nach dem Namen des Kations die entsprechende xidationsstufe in Klammern angegeben wird. Für die Metalle ab und mit der vierten Periode (Alkali, Erdalkalimetalle und Zn ausgenommen) sollte die xidationsstufe immer angegeben werden. Ist nur eine xidationsstufe möglich, so kann auch hierauf verzichtet werden. Kationname(xidationsstufe)-Anionname Kommen mehrere Anionen bzw. Kationen vor, so werden diese in alphabetischer Reihenfolge benannt. Verbindungen, die als sogenannte Hydrate vorkommen, werden wie folgt benannt: Verbindungsname-Zahlwort-Hydrat Grundsätzlich sollten Verbindungen eindeutig und so einfach wie möglich benannt werden. Beispiele: - Ca(Cl) 2 kann man als Calcium-dichlrorid bezeichnen. Aber Calciumchlorid ist der bessere Name, weil eindeutig und einfach! Die Bezeichnung Calcium(II)-chlorid ist eine unnötige Verkomplizierung, da es klar ist, dass Calcium in seinen Verbindungen nur die xidationsstufe +II annimmt. - Fe 2 3 kann man als Di-Eisen-tri-xid bezeichnen. Eindeutig und einfacher ist aber die Bezeichnung Eisen(III)-oxid. Eisenoxid alleine wäre zwar einfach aber nicht eindeutig, da daraus nicht hervorgeht, welche xidationsstufe das Eisen besitzt. - Das Mischoxid Fe 3 4 wird als Eisen(II,III)-oxid bezeichnet. - Na 2 C 3 *10H 2 nennt man eindeutig und einfach: Natriumcarbonat-deca-Hydrat.

11 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 11 von 17 Übung 3: Geben Sie zu folgenden Namen die Formeln und zu den Formeln die Namen an. CuCl 2 *3H 2 Natriumamid Kupfer(I)-chlorid-tetra-Hydrat CaBrCl Kaliumperchlorat Na 2 BaS 4 *6 H 2 PbCr 4 Ammoniumacetat Calciumhydrid Eisen(II)-sulfat K 2 Cr 2 7 Kupfer(I)-oxid Cobalt(II)-sulfat Ammoniumhydrogencarbonat CoCl 2 *6H 2 Ni(CN) 2 CaS 3 AgCl 3 Cobalt(III)-sulfid 2.1 Darstellung von Ionenverbindungen bzw. Salze Salze & Ionenverbindungen entstehen unter anderem: i) durch Redoxreaktionen ii) durch Reaktion basischer Stoffe mit sauren Stoffen

12 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 12 von Darstellung von Ionenverbindungen bzw. Salze durch Redoxreaktion. a) Bei der Reaktion von Metallen mit Nichtmetallen bzw. Halbmetallen entstehen ionisch aufgebaute Verbindungen, Salze. Dabei bilden die Metalle die Kationen und die Nicht- bzw. Halbmetalle die Anionen. Die Ladung der Ionen und somit die Zusammensetzung der Verbindung wird aufgrund der ktettregel durch die Stellung des jeweiligen Elementes im PSE bestimmt. => Ladung der Metallkationen der Hauptgruppenmetalle = Hauptgruppennummer Ladung der Einatomigen Nicht- & Halbmetallanionen = 8- Hauptgruppennummer Übung 4: Vervollständigen Sie folgende Reaktionsgleichungen 1. Al + C > 2. Ca + N > 3. Na > 4. Ga > 5. Na + S > 6. Ba + P > 7. Ca + Si > 8. Al + Br > b) Reaktion von unedlen Metallen mit Säuren: Übung 5: Vervollständigen Sie folgende Reaktionsgleichungen 1. Na(s) + HCl(aq) > 2. Mg(s) + H 3 P 4 (aq) > 3. Al(s) + H 2 S 4 (aq) > 4. Zn(s) + H 2 S 4 (aq) >

13 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 13 von Ionenverbindungen bzw. Salze durch Reaktion basischer Stoffe mit sauren Stoffen. a) Neutralisation und verwandte Reaktionen b) Saures xid bzw. Säure mit basischem xid bzw. Metallhydroxid Bitte beachten Sie, dass die Reaktion b einer ganz gewöhnlichen Neutralisationsreaktion entspricht, wenn sie in Wasser durchgeführt wird. Kasten 6 Überblick über die Darstellung von Ionenverbindungen bzw. Salze durch Reaktion basischer Stoffe mit sauren Stoffen a) Neutralisation und verwandte Reaktionen. Säure + Base Salz + Wasser Wasserstoffsäuren Molekülbase Metallhydroxid Basisches xid Remember: Bei der Kombination Säure + Molekülbase taucht das Wasser nicht in der Reaktionsgleichung auf! H 2 H 2 + H 2 H 2 Salz + Wasser Saures xid + Basisches xid Salz b) Darstellung von Salzen der Sauerstoffsäuren: Sauerstoff- säure + Metallhydroxid Salz + Wasser Salz + Wasser a) Neutralisation Säure + Base > Salz + Wasser Triebkraft dieser Reaktion ist die Kombination von H + mit H - zu Wasser. H + + H > H 2 Das Gleichgewicht dieser Reaktion liegt praktisch vollständig auf der Seite der Produkte. Bedenken Sie, dass das Ionenprodukt des Wassers sehr klein ist.

14 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 14 von 17 Übung 6 Vervollständigen Sie die Reaktionsgleichungen folgender Neutralisationsreaktionen 1. H 2 S 4 (aq) + Ba(H) 2 (aq) > 2. H 3 P 4 (aq) + Ca(H) 2 (aq) > 3. NH 3 (aq) + H 2 S 4 (aq) > 4. Zn(H) 2 (aq) + HCl(aq) > 5. CH 3 CH(aq) + Ca(H) 2 (aq) > 6. Ca + HCl > b) Basisches xid + Sauerstoffsäure > Salz + Wasser Metallhydroxid + Sauerstoffsäure > Salz + Wasser Diese Reaktionen sind im Prinzip auch Neutralisationsreaktionen. Sie können in Wasser (das entspricht dann einer gewöhnlichen Neutralisation) oder wasserfrei ablaufen. Übung 7 Vervollständigen Sie die folgenden Reaktionsgleichungen. 1. H 3 P 4 + Ca > 2. Zn + H 2 S > 3. Ba + HN > 4. Cu + HN > 5. H 2 S 3 + NaH > 6. HCl 4 + Ba(H) >

15 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 15 von 17 b) Saures xid + Metallhydroxid > Salz + Wasser Saures xid + Basisches xid > Salz Übung 8 Vervollständigen Sie die folgenden Reaktionsgleichungen. 1. C 2 + Ba > 2. C 2 + Ca(H) > 3. S 2 + Ca > 4. P Na > 5. N Na > 6. Si 2 + Ca > 7. S 3 + Fe > 8. N KH > 9. S 2 + LiH > 10. P Ca(H) >

16 Übung 9 Kombinierte Aufgaben AC2 ÜB 12 Salze I Seite 16 von 17 1) Vervollständigen Sie die einzelnen Gleichungen und fassen Sie diese zu einer Gesamtreaktionsgleichung zusammen. a) Na 2 + H > b) C 2 + H > c) NaH + H 2 C > d) > 2) Stellen Sie FeCl 3 auf drei verschiedene Arten dar. Formulieren Sie jeweils die Reaktionsgleichungen. i. ii. iii. 3) Vervollständigen Sie die einzelnen Gleichungen und fassen Sie diese zu einer Gesamtreaktionsgleichung zusammen. a) HCl(g) + NH 3 (g) > X b) Ca(s) + H 2 (l) > Y c) X + Y > CaCl 2 (s) + NH 3 (g) + H 2 (l) d)

17 AC2 ÜB 12 Salze I Seite 17 von 17 4) a) Ergänzen Sie das folgende Schema und formulieren Sie die vollständigen Reaktionsgleichungen i-v. b) Fassen Sie die Gleichungen i-v zu einer Gesamtreaktionsgleichung zusammen. + (v.) + H2 (ii.) + H2 (iv.) CaS3 + (i.) (iii.) + Ca + S i) ii) iii) iv) v)