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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Das markierte Atom
AFB IOrdnen Sie jedem Teilchen die Oxidationszahl des angegebenen Atoms zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Rest aus der Summe: \(\ce{MnO4-}\): \(x + 4\cdot(-2) = -1 \Rightarrow x = +7\). \(\ce{Cr2O7^2-}\): \(2x - 14 = -2 \Rightarrow x = +6\). \(\ce{HNO3}\): \(1 + x - 6 = 0 \Rightarrow x = +5\). Im Metallhydrid \(\ce{NaH}\) ist Wasserstoff das elektronegativere Element und erhält −I.
Setzen Sie für O −II und für H +I ein (Ausnahme: Metallhydrid) und rechnen Sie den Rest über die Summe aus.
Die Summe muss die Ladung des Teilchens ergeben, bei \(\ce{Cr2O7^2-}\) also −2 für zwei Cr-Atome.
A2
Regeln auf dem Prüfstand
AFB IEntscheiden Sie für jede Aussage, ob sie stimmt.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Die Regeln gelten nach Rangfolge: Fluor −I vor Wasserstoff +I vor Sauerstoff −II — der Rest folgt aus der Summe.
Denken Sie an die Ausnahmen bei Sauerstoff und Wasserstoff.
Bei Ionen ist die Summe nicht 0.
A3
Oxidiert, reduziert oder weder noch?
AFB IOrdnen Sie die Umwandlungen ein. Betrachten Sie jeweils das Element, das nicht H oder O ist.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1Oxidation
2Reduktion
3keine Änderung der OZ
Fe +II → +III und N −III → +II sowie S +IV → +VI: Oxidation. Cl 0 → −I, Mn +VII → +II: Reduktion. In \(\ce{SO3}\)/\(\ce{H2SO4}\) hat S beide Male +VI, in Chromat und Dichromat hat Cr beide Male +VI — hier ändert sich keine Oxidationszahl.
Bestimmen Sie links und rechts die OZ des Zentralatoms.
Zwei Umwandlungen sind keine Redoxvorgänge.
A4
Kohlenstoff in fünf Stufen
AFB IIKohlenstoff kommt in Verbindungen mit einem C-Atom in vielen Oxidationsstufen vor. Bestimmen Sie die Oxidationszahl des C-Atoms (als ganze Zahl mit Vorzeichen, z. B. −2).
Füllen Sie alle Felder aus und prüfen Sie dann. Enter in einem Feld prüft ebenfalls. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
| Stoff | Formel | OZ von C |
|---|---|---|
| Methan | \(\ce{CH4}\) | |
| Methanol | \(\ce{CH3OH}\) | |
| Methanal | \(\ce{HCHO}\) | |
| Methansäure | \(\ce{HCOOH}\) | |
| Tetrachlormethan | \(\ce{CCl4}\) |
H +I, O −II, Cl −I (Chlor ist elektronegativer als C). Methanol: \(x + 4\cdot(+1) + (-2) = 0 \Rightarrow x = -2\). Von Methan bis Tetrachlormethan steigt die OZ in Zweierschritten — jeder Schritt ist eine Oxidation um zwei Elektronen.
Zählen Sie alle H-Atome (+I) und O-Atome (−II) der Summenformel.
Chlor hat in Verbindungen mit Kohlenstoff −I.
A5
Schwefel im Thiosulfat
AFB IIFixiersalz enthält das Thiosulfat-Ion \(\ce{S2O3^2-}\). Berechnen Sie die mittlere Oxidationszahl der Schwefel-Atome Schritt für Schritt.
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt, negative Werte mit Minuszeichen.
- Summe der OZ aller O-Atome
- Summe der OZ beider S-Atome
- mittlere OZ je S-Atom
\(3\cdot(-2) = -6\); \(2x - 6 = -2 \Rightarrow 2x = +4\); Mittelwert +2. Die Lewis-Formel zeigt, dass die beiden S-Atome in Wirklichkeit verschiedene OZ haben (zentrales S hoch, äußeres S niedrig) — die Summenformel liefert nur den Mittelwert.
Drei O-Atome mit je −II.
Die Summe aller OZ ist die Ionenladung −2.
A6
Elektronen oder Protonen?
MixAFB IIUntersuchen Sie die Reaktionen: Liegt ein Elektronenübergang (Redox) oder ein Protonenübergang (Säure-Base) vor? Es kann auch keins von beiden sein.
Setzen Sie in jeder Zeile so viele Kreuze, wie zutreffen — es können mehrere, eines oder keines sein. Enter setzt und löscht.
| Reaktion | Redoxreaktion | Säure-Base-Reaktion |
|---|---|---|
| \(\ce{2 Na + Cl2 -> 2 NaCl}\) | ||
| \(\ce{NH3 + HCl -> NH4Cl}\) | ||
| \(\ce{Mg + 2 H3O+ -> Mg^2+ + H2 + 2 H2O}\) | ||
| \(\ce{CH4 + 2 O2 -> CO2 + 2 H2O}\) | ||
| \(\ce{2 H2O <=> H3O+ + OH-}\) | ||
| \(\ce{N2O4 <=> 2 NO2}\) |
Redox erkennt man an einer Änderung der OZ: Na 0 → +I, Mg 0 → +II, C −IV → +IV. Bei der Autoprotolyse (Kapitel 3) und der Ammoniumchlorid-Bildung wandert ein Proton, alle OZ bleiben gleich. Beim \(\ce{N2O4}\)/\(\ce{NO2}\)-Gleichgewicht (Kapitel 2) hat N beide Male +IV — weder Elektronen- noch Protonenübergang.
Prüfen Sie zuerst, ob sich eine OZ ändert.
Eine Zeile bleibt ganz ohne Kreuz.
A7
Fehlersuche im Heft
AFB IIEin Mitschüler hat Oxidationszahlen bestimmt. Überprüfen Sie seine sechs Ergebnisse.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Typische Fehlerquellen: die Summe (statt der OZ je Atom) angeben, die Ionenladung vergessen, Peroxide übersehen.
Rechnen Sie jede Zeile mit der Summenregel nach.
Drei Zeilen sind falsch.
A8
Stickstoff von unten nach oben
AFB IIIVergleichen Sie die Oxidationszahl des Stickstoffs in den Teilchen und ordnen Sie sie — die niedrigste OZ nach oben.
Ziehen Sie die Karten in die richtige Reihenfolge — mit der Tastatur: ↑/↓ verschiebt, Shift+↑/↓ wechselt nur den Fokus.
1NH₃ (Ammoniak)
2N₂H₄ (Hydrazin)
3N₂ (Stickstoff)
4N₂O (Lachgas)
5NO (Stickstoffmonooxid)
6NO₂ (Stickstoffdioxid)
7NO₃⁻ (Nitrat-Ion)
−III, −II, 0, +I, +II, +IV, +V. Stickstoff durchläuft fast alle Stufen von −III bis +V — deshalb ist der Stickstoffkreislauf eine Kette von Redoxreaktionen.
Rechnen Sie bei N₂H₄ und N₂O mit zwei N-Atomen.
Beim Nitrat-Ion gehört die Ladung −1 in die Summe.
A9
Chlor in Natronlauge
AFB IIIChlor reagiert mit Natronlauge zu Bleichlauge: \(\ce{Cl2 + 2 OH- -> Cl- + OCl- + H2O}\). Beurteilen Sie die Aussagen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Ein Cl-Atom geht von 0 auf −I (Reduktion), das andere von 0 auf +I (Oxidation): Ein Elektron wandert innerhalb des \(\ce{Cl2}\)-Moleküls. H und O behalten +I und −II. Für eine Redoxreaktion reicht es, dass Oxidation und Reduktion stattfinden — auch am selben Element.
Bestimmen Sie die OZ von Cl in Cl₂, Cl⁻ und OCl⁻.
Drei Aussagen sind richtig.
A10
Trickaufgabe: Kohlenstoff im Zucker
TrickAFB IIIGlucose \(\ce{C6H12O6}\) wird in der Zellatmung zu \(\ce{CO2}\) oxidiert. Ermitteln Sie die mittlere Oxidationszahl der C-Atome in Glucose.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
\(6x + 12\cdot(+1) + 6\cdot(-2) = 0 \Rightarrow x = 0\). Die Falle: Viele erwarten eine positive Zahl, weil Glucose „viel Sauerstoff“ enthält. Im Mittel hat C die OZ 0 — bei der Oxidation zu \(\ce{CO2}\) (+IV) gibt jedes C-Atom vier Elektronen ab.
Stellen Sie die Summengleichung mit 6x auf.
H und O heben sich hier genau auf.