Salze II Die Metathese-Reaktion LÖSUNG Seite 1 von 5 ÜBUNGEN 1) Was bedeutet der Zusatz (aq) in Reaktionsgleichungen? Aq steht für aquatisiert, das heisst, dass das gelöste Teilchen von einer Hülle aus H 2 O- Molekülen umgeben ist. Bei starken Elektrolyten ist mit aq gemeint, dass der Stoff dissoziiert ist und dass die gebildeten Ionen aquatisiert vorliegen. 2) Die Neutralisationsreaktion HCl(aq) + NaOH(aq) kann als ein Beispiel einer Metathese- Reaktion aufgefasst werden. Zeigen Sie das, in dem Sie die entsprechende Ionengleichung formulieren. H + (aq) + Cl - (aq) + Na + (aq) + OH - (aq) -----> H 2 O + Cl - (aq) + Na + (aq) Aus den starken Elektrolyten NaOH und HCl entsteht der schwache Elektrolyt H 2 O. 3) Zerlegung einer Metathese-Reaktion in vertraute Teilschritte BaCO 3 (s) Ba 2+ (aq) + CO 3 (aq) HCl(aq) ------> H + (aq) + Cl - (aq) * 2 CO 3 (aq) + 2 H + (aq) --------> H 2 CO 3 (aq) H 2 CO 3 (aq) --------> CO 2 (g) + H 2 O BaCO 3 (s) + 2 HCl(aq) ----------> Ba 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) + CO 2 (g) + H 2 O 4) Vervollständigen Sie die folgende Ionengleichungen und geben Sie an, ob ein Niederschlag entsteht. 2 Na + (aq) + 2 Br - (aq) + Pb 2+ (aq) + 2 NO 3- (aq) ----> PbBr 2 (s) + 2 Na + (aq) + 2 NO 3- (aq) Mg 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) + Cu 2+ (aq) + SO 4 (aq) ----> Keine Reaktion Fe 3+ (aq) + 3 NO 3- (aq) + 3 Na + (aq) + 3 OH - (aq) ----> Fe(OH) 3 (s) + 3 NO 3- (aq) + 3 Na + (aq)
Salze II Die Metathese-Reaktion LÖSUNG Seite 2 von 5 5) Vervollständigen Sie die folgende Gleichungen. CaI 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) -----> CaCO 3 (s) + 2 NaI(aq) BaS(aq) + Na 2 SO 4 (aq) -----> BaSO 4 (s) + Na 2 S(aq) CuSO 4 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) -----> CuCO 3 (s) + Na 2 SO 4 (aq) 3 Cu(NO 3 ) 2 (aq) + 2 Na 3 PO 4 (aq) -----> Cu 3 (PO 4 ) 2 (s) + 6 NaNO 3 (aq) 2 AgNO 3 (aq) + CuCl 2 (aq) ----> 2 AgCl(s) + Cu(NO 3 ) 2 (aq) Na 2 S(aq) + FeCl 2 (aq) ----> FeS(s) + 2 NaCl(aq) Na 2 CO 3 (aq) + 2 AgNO 3 (aq) -----> Ag 2 CO 3 (s) + 2 NaNO 3 (aq) CaCO 3 (s) + 2 HNO 3 (aq) -----> Ca(NO 3 ) 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O FeCl 3 (aq) + K 3 PO 4 (aq) -----> FePO 4 (s) + 3 KCl(aq) ZnSO 4 (aq) + Ba(OH) 2 (aq) -----> Zn(OH) 2 (s) + BaSO 4 (s) Ba(OH) 2 (aq) + (NH 4 ) 2 SO 4 -----> BaSO 4 (s) + 2 NH 3 (g) + 2 H 2 O NaNO 3 (aq) + (NH 4 ) 3 PO 4 (aq) ----> Keine Reaktion 2 NaNO 2 (s) + H 2 SO 4 (l) ----> Na 2 SO 4 (s) + NO + NO 2 +H 2 O 6) Aus den folgenden Gemengen sollen die Kationen in Form reiner Salze isoliert werden. Zeigen Sie, wie durch geschickte Anwendung der Metathese-Reaktion das Trennproblem gelöst werden kann. a) BaCl 2 (s) & MgCl 2 (s) + H 2 O Ba 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) + Mg 2+ (aq) +2 Cl - (aq) + H 2 SO 4 (aq) Ba 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) + Mg 2+ (aq) +2 Cl - (aq) + 2H + (aq) + SO 4 (aq) ------> BaSO 4 (s) + MgCl 2 (aq) + 2 HCl(aq)
Salze II Die Metathese-Reaktion LÖSUNG Seite 3 von 5 b) MgCO 3 (s) & Na 2 CO 3 (s) 3 MgCO 3 (s) + 2 H 3 PO 4 (aq) ------> Mg 3 (PO 4 ) 2 (s) + 3 CO 2 (g) + 3 H 2 O 3 Na 2 CO 3 (s) + 2 H 3 PO 4 (aq) ------> 2 Na 3 PO 4 (aq) + 3 CO 2 (g) + 3 H 2 O Gemenge mit wässriger Phosphorsäure versetzen dabei zersetzt sich das Carbonat. Die Mg 2+ - Ionen fallen als Magnesiumphosphat aus. Oder Mit Wasser versetzen Soda löst sich und Magnesiumcarbonat bleibt ungelöst und kann abfiltriert werden. c) AgNO 3 (s) & Cu(NO 3 ) 2 (s) + H 2 O Ag + (aq) + 3 NO 3- (aq) + Cu 2+ (aq) + HCl(aq) Ag + (aq) + 3 NO 3- (aq) + Cu 2+ (aq) + H + (aq) + Cl - (aq) --> AgCl(s) + 3 NO 3- (aq) + Cu 2+ (aq) + H + (aq) d) PbSO 4 (s) & Cu(NO 3 ) 2 (s) Mit Wasser versetzen das Cu(NO 3 ) 2 löst sich und PbSO 4 (s) bleibt ungelöst und kann abfiltriert werden. e) Mg(OH) 2 (s) & BaSO 4 (s) Mit HCl versetzen dabei löst sich das Mg(OH) 2 und BaSO 4 (s) kann abfiltriert werden. Mg(OH) 2 (s) + 2 HCl(aq) MgCl 2 (aq) + 2 H 2 O Eindampfen der Mutterlauge (am Besten in Gegenart von überschüssiger HCl) liefert MgCl 2. f) PbCO 3 (s) & CaCO 3 (s) Beide Carbonate sind unlöslich. Zugabe von überschüssiger HCL löst die Carbonate und fällt die Pb 2+ -Ionen aus. CaCO 3 (s) + 2 HCl(aq) CaCl 2 (aq) + H 2 O PbCO 3 (s) + 2 HCl(aq) PbCl 2 (s) + H 2 O Ausführlicher: PbCO 3 (s) Pb 2+ (aq) + CO 3 (aq) HCl(aq) H + (aq) + Cl - (aq) *2 CO 3 (aq) + 2 H + (aq) ----> H 2 O + CO 2 (g) Pb 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) ----> PbCl 2 (s) PbCO 3 (s) + 2 HCl(aq) ----> PbCl 2 (s) + H 2 O + CO 2 (g)
Salze II Die Metathese-Reaktion LÖSUNG Seite 4 von 5 Die folgenden Aufgaben wurden aus Petrucci et al. entnommen 1. 7) i. Write net ionic equations for the reactions depicted in photo (a) sodium metal reacts with water to produce hydrogen; photo (b) an excess (Überschuss) of aqueous iron(iii) chloride is added to the solution in (a): and photo (c) the precipitate (Niederschlag) from (b) is collected and treated (versetzt, behandelt) with an excess of HCl(aq). a) H 2 O H + (aq) + OH - (aq) * 2 2 Na(s) + 2 H + (aq) 2 Na + (aq) + H 2 (g) 2 H 2 O + 2 Na(s) ----> 2 Na + (aq) + 2 OH - (aq) b) 3 Na + (aq) + 3 OH - (aq) + Fe 3+ (aq) +3 Cl - (aq) ----> Fe(OH) 3 (s) + 3 Na + (aq) + 3 Cl - (aq) c) Fe(OH) 3 (s) + 3 H + (aq) + 3 Cl - (aq) ----> Fe 3+ (aq) + 3 H 2 O + 3 Cl - (aq) ii. Welche der gezeigten Reaktionen ist keine Metathese-Reaktion? Es ist die Reaktion a, dabei handelt es sich um eine Redoxreaktion. 8) When concentrated CaCl 2 (aq) is added to Na 2 HPO 4 (aq), a white precipitate (Niederschlag) forms that is 38.7% Ca by mass. Write a net ionic equation representing the probable (wahrscheinliche, mögliche) reaction that occurs. Mögliche Reaktion: CaCl 2 (aq) + Na 2 HPO 4 (aq) -----> Ca(HPO 4 )(s) + 2 NaCl(aq) Überprüfung, ob es sich tatsächlich um Ca(HPO 4 ) handelt: 40.08 w(ca) = 100% 29.46% das passt nicht zu dem Befund. 136.06 Nun nehme ich an, dass Ca 3 (PO 4 ) 2 entsteht. 3 CaCl 2 (aq) + 2 Na 2 HPO 4 (aq) -----> Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) + 4 NaCl(aq) + 2 HCl(aq)
Salze II Die Metathese-Reaktion LÖSUNG Seite 5 von 5 3 * 40.08 w(ca) = 100% 38.76% das stimmt mit dem Befund überein. 136.06 Somit handelt es sich bei dem Niederschlag um Ca 3 (PO 4 ) 2 (s).