Bejelentkezés

A 2024-től alkalmazott kémiaérettségi-követelmények alapján

1.5.4.2 Redoxireakciók

Elektronleadás és -felvétel, oxidáló- és redukálószer, alapvető oxidációsszám-követés és kísérleti redoxipéldák. Az emelt szinthez tartozó, kék háttérrel jelölt magyarázatok, ábrák és feladatok a közös jegyzetben érhetők el.

Középszint

Haladás mentése · Bejelentkezés

Előrejelzés

A Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu reakcióban melyik részecske ad le elektronokat?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Válassz egy választ

A téma lényege

Elektronleadás és -felvétel, oxidáló- és redukálószer, alapvető oxidációsszám-követés és kísérleti redoxipéldák.

Az alábbi magyarázatok a hivatalos 1.5.4.2 követelmény megfelelő szintjét követik.

Amit biztosan tudnod kell

  • Oxidáció elektronleadás, redukció elektronfelvétel; a két folyamat egyszerre játszódik le.
  • Az oxidálószer redukálódik, a redukálószer oxidálódik.
  • Oxidációkor az oxidációs szám nő, redukciókor csökken.
  • Az oxigén jelenléte nem szükséges redoxireakcióhoz, és a gázfejlődés önmagában nem bizonyít redoxit.
  • Kísérletelemzésben a látható tapasztalatot különítsd el a részecskeszintű következtetéstől.

Kulcsfogalmak

  • oxidáció
  • redukció
  • elektronátmenet
  • oxidálószer
  • redukálószer
  • oxidációs szám
  • félreakció

Az oxidáció és a redukció együtt történik

Oxidáció során a részecske elektront ad le; redukció során elektront vesz fel. A kettő elválaszthatatlan, mert az átadott elektronok nem tűnnek el. A cink és réz(II)-ion reakciója: Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s). Félreakciók: Zn → Zn2+ + 2 e−; Cu2+ + 2 e− → Cu. A cink oxidálódik és redukálószer; a réz(II)-ion redukálódik és oxidálószer.

Az elnevezést mindig az anyag saját változásából vezesd le. A redukálószer a másik részecske redukcióját idézi elő, miközben maga oxidálódik. Redoxireakcióhoz nem feltétlenül kell oxigén: a cink–réz(II)-ion példa is redoxi. Az oxigénfelvétel és hidrogénleadás csak bizonyos reakciócsoportokban hasznos rövid leírás.

Az oxidációs szám mint nyilvántartás

Az oxidációs szám az atomhoz rendelt formális szám; kovalens kötések esetén nem feltétlenül valódi iontöltés. Elemi állapotban 0 (Zn, Cu, O2, Cl2), egyszerű ionban az ion töltésével egyezik (Fe3+: +3). Semleges vegyületben az összeg 0, összetett ionban az ion töltése. Általában az oxigén −2, a hidrogén nemfémmel +1, az alkálifémek +1 és az alkáliföldfémek +2 oxidációs számúak. Ezeknek vannak kivételei, ezért a szabályt a konkrét képletre alkalmazd.

H2O-ban a hidrogén +1, az oxigén −2; Fe2O3-ban 2x + 3(−2) = 0, tehát a vas +3. Oxidációkor az oxidációs szám nő, redukciókor csökken. A H2 + Cl2 → 2 HCl reakcióban H: 0 → +1, Cl: 0 → −1. A hidrogén a redukálószer, a klór az oxidálószer.

Reakciófelismerés megfigyelésből

Ha tiszta vascsíkot réz(II)-szulfát-oldatba teszünk, a vas felszínén vörösesbarna rézbevonat jelenhet meg, a kék oldat színe pedig változik. A nettó ionegyenlet: Fe(s) + Cu2+(aq) → Fe2+(aq) + Cu(s). A vas 0-ról +2-re oxidálódik, a Cu2+ +2-ről 0-ra redukálódik. A szín és a bevonat megfigyelés; a keletkező anyagok és az elektronátmenet magyarázat.

A fém savval való gázfejlődése is lehet redoxi: Zn(s) + 2 H3O+(aq) → Zn2+(aq) + H2(g) + 2 H2O(l). A fejlődő gázt csak megfelelő laboratóriumi azonosítás után nevezd hidrogénnek. A réz híg, nem oxidáló hatású sósavban nem ad hasonló hidrogénfejlődést; a fém és a sav típusa is számít.

Vas és réz(II)-szulfát: tapasztalat és magyarázat

Vas és réz(II)-szulfát: tapasztalat és magyarázatA rajz a tiszta vas és réz(II)-szulfát-oldat reakciójának szemléltető modellje. A leváló réz vörösesbarna bevonatot adhat a vason; a Cu^{2+} fogyásával a kék szín gyengül. Az elegy pontos színe a koncentrációktól és az átalakulás mértékétől függ; a Fe^{2+}-ionok oldata halványzöld. A bevonat és a színváltozás tapasztalat, az elektronátadás a kémiai magyarázat. Az elektronok nem önálló, kimérhető oldott reagensként szerepelnek az összegreakcióban.Vas réz(II)-szulfát-oldatbanKezdetbenA reakció soránSzürke vas, kék oldatVörösesbarna bevonatA kék szín halványulhat.Megfigyelés → részecskemagyarázatFe → Fe2+ + 2 e−: oxidációCu2+ + 2 e− → Cu: redukcióFe + Cu2+ → Fe2+ + Cu
Ábra szöveges leírása
Kiindulási részecskeVáltozás és szerep
VasElektront ad le: oxidálódik, ezért redukálószer.
Réz(II)-ionElektront vesz fel: redukálódik, ezért oxidálószer.
SzulfátionNézőion; a nettó egyenletből kimarad.
A rajz a tiszta vas és réz(II)-szulfát-oldat reakciójának szemléltető modellje. A leváló réz vörösesbarna bevonatot adhat a vason; a Cu2+ fogyásával a kék szín gyengül. Az elegy pontos színe a koncentrációktól és az átalakulás mértékétől függ; a Fe2+-ionok oldata halványzöld. A bevonat és a színváltozás tapasztalat, az elektronátadás a kémiai magyarázat. Az elektronok nem önálló, kimérhető oldott reagensként szerepelnek az összegreakcióban.
Kidolgozott példa: egy kísérlet háromféle leírása

Feladat: A vas és a réz(II)-szulfát-oldat reakcióját írd le tapasztalattal, sztöchiometriai egyenlettel és a szerek megnevezésével!

Tapasztalat: a vason vörösesbarna bevonat jelenik meg, a kék oldat színe gyengülhet.
A látványt így írjuk le;
a „Cu2+ redukálódik” már magyarázat.

Egyenlet: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu.
A vas réz(II)-ionokból választja le a rezet.
Az oldat szulfátionjai nézőionok;
a nettó egyenlet Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu.

A vas két elektront ad le, tehát oxidálódik és redukálószer.
A kiindulási Cu2+ két elektront vesz fel, tehát redukálódik és oxidálószer.
Az „oxidálószer a réz” megfogalmazás pontatlan: meg kell nevezni, hogy a réz(II)-ionról beszélünk.

Egyenletírás és határesetek

Először írd fel a helyes képleteket, utána kizárólag az együtthatókat változtasd. Az egyszerű példa: 2 Mg(s) + O2(g) → 2 MgO(s). Mg: 0 → +2, két magnézium összesen négy elektront ad le; két oxigénatom 0 → −2, összesen négyet vesz fel. A rendezett egyenlet egyszerre tartja be az atom- és az elektronmérleget.

Nem minden gázfejlődés redoxi. CaCO3(s) + 2 HCl(aq) → CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l) esetén a szén +4 marad, a többi elem oxidációs száma sem változik: sav–karbonát reakció, nem redoxi. A típus meghatározásakor ne a látványból, hanem a részecskék változásából indulj ki.

Biztos felismerési menet többféle példán

  1. Azonosítsd a kiindulási anyagok és a termékek részecskéit.
  2. Jelöld az egyszerű ionok töltését és az elemi anyagok 0 oxidációs számát.
  3. Keress legalább egy növekvő és egy csökkenő oxidációs számot.
  4. A növekvő oxidációs számú kiindulási anyag a redukálószer; a csökkenőé az oxidálószer.
  5. Az egyenletben ellenőrizd az atomok számát, ionegyenletben az össztöltést is.

Hevítéskor Fe(s) + S(s) → FeS(s): a vas 0 → +2, a kén 0 → −2; a vas a redukálószer, a kén az oxidálószer. 2 Na(s) + Cl2(g) → 2 NaCl(s) esetén a nátrium 0 → +1, a klór 0 → −1. Az elektronátadás mindkét példában a semleges elemekből képződő ionok alapján követhető. A Cu2+ + 2 e− → Cu félreakcióban az elektron a bal oldalon áll, ezért redukció; a Zn → Zn2+ + 2 e− félreakcióban a jobb oldalon, ezért oxidáció.

A „vas oxidálódik” és a „réz(II)-ion redukálódik” teljes állítás, ha megadod a kiindulási részecskét is. A „vas az oxidálószer” viszont a vas–réz(II)-ion reakcióban hibás. Szóbeli feleletben az egyenlet, a részecskeváltozás és a szer neve egymást indokolja; a fogalmak puszta felsorolása kevés.

Cink oxidációja

Zn → Zn2+ + 2 e−

Réz(II)-ion redukciója

Cu2+ + 2 e− → Cu

Nettó redoxiegyenlet

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Elektronátmenet cink és rézion között

Elektronátmenet cink és rézion közöttA cink két elektront ad le, a réz(II)-ion két elektront vesz fel; cinkion és rézfém keletkezik.Zn2 e−Cu2+Zn2+ + Culeadfelvesznettó reakció
A nyíl az elektron donorától, a cinktől az akceptor, a Cu2+ felé mutat.

Kidolgozott lépés

Bontsd félreakciókra a cink és réz(II)-ion reakcióját.

1. lépés / 3

Oxidáció

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Zn → Zn2+ + 2 e−. A cink elektront ad le, oxidációs száma 0-ról +2-re nő.

Felidéző gyakorlás

Mely állítások igazak?

Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.

Jelöld meg az összes megfelelőt
Az 1.5.4.2 pont rövid, tanulói áttekintése. A teljes, hiteles szöveg az Oktatási Hivatal PDF-jében olvasható.

Kémia részletes érettségi vizsgakövetelmény (Oktatási Hivatal)

1.5.4.2 — Elektronátmenettel járó reakciók, középszint

  • Oxidáció és redukció, oxidálószer és redukálószer értelmezése konkrét, tanult vagy megadott szervetlen reakcióban.
  • Egyszerű redoxikísérletek megfigyeléseinek elemzése és részecskeszintű magyarázata.

Gyors önellenőrzés

  • Írd fel a Zn/Cu2+ két félreakcióját, és nevezd meg a két szert.
  • Magyarázd meg, miért redoxi a H2 + Cl2 reakció oxigén nélkül is.
  • Válaszd szét a Fe + CuSO4 kísérlet tapasztalatait a magyarázattól.
  • Bizonyítsd oxidációs számokkal, hogy a karbonát és sósav reakciója nem redoxi.
Középszintű érettségi mintafeladat — 10 pont

Saját gyakorlófeladat.
Előbb oldd meg önállóan, majd nyisd le a mintamegoldást és a pontozást.

Tiszta vascsíkot réz(II)-szulfát-oldatba merítünk.
Írj két várható, közvetlenül megfigyelhető változást!
Írd fel a nettó ionegyenletet, jelöld a vas és a réz oxidációs számának változását, majd nevezd meg az oxidálószert és a redukálószert!

Összehasonlításként kalcium-karbonátra sósavat öntünk.
Írd fel e reakció egyenletét, és indokold meg, miért nem redoxireakció, noha gáz fejlődik!

Középszintű mintamegoldás és részletes pontozás — 10 pont

Mintamegoldás

  1. A vas felszínén vörösesbarna rézbevonat jelenik meg;
  2. a kék réz(II)-szulfát-oldat színe halványulhat.
  3. A nettó ionegyenlet: Fe(s) + Cu2+(aq) → Fe2+(aq) + Cu(s).
  4. Fe: 0 → +2, tehát oxidálódik és redukálószer.
  5. Cu: +2 → 0, tehát redukálódik;
  6. a kiindulási Cu2+-ion az oxidálószer.
  7. CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O.
  8. Ebben a szén mindkét oldalon +4 oxidációs számú;
  9. a többi elem oxidációs száma sem változik.
  10. A CO2 fejlődése ezért nem bizonyít redoxireakciót.

Pontozás lépésenként

  1. 2 pont. Rézbevonat és a kék szín halványulása: 1–1 pont.
    Megfigyelést kell írni, nem pusztán terméknevet.
  2. 2 pont. A Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu egyenlet helyes részecskékkel és atom-/töltésmérleggel: 1–1 pont.
  3. 2 pont. Fe: 0 → +2 és Cu: +2 → 0: 1–1 pont.
  4. 2 pont. Cu2+ oxidálószer és Fe redukálószer: 1–1 pont.
  5. 1 pont. A kalcium-karbonát és sósav rendezett egyenlete helyes.
  6. 1 pont. A nem redoxi jelleg indoklása változatlan oxidációs számokkal.

Összesen: 10 pont.

Ez szemléltető pontozás, nem hivatalos javítási útmutató.
Egyenértékű, helyes megoldás is elfogadható;
számolási hiba továbbvitele esetén a későbbi helyes módszer részpontja megadható.