Sind die Reaktionen Eisen reduziert Aluminiumoxid und Zinkoxid oxidiert Magnesium möglich?

Question

Sind die Reaktionen Eisen reduziert Aluminiumoxid und Zinkoxid oxidiert Magnesium möglich?

Antwort

Verwandte Fragen

Wie lautet die Farbkodierung nach BAC für Zinkoxid?

Berechne mit der Gibbs-Helmholtz-Gleichung die Temperatur, ab der die Umwandlung von Al(OH)3 zu Al2O3 und H2O freiwillig abläuft.

Wie lauten die Bildungsenthalpien von Aluminiumhydroxid, gasförmigem Wasser und Aluminiumoxid?

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Um zu beurteilen, ob die genannten Reaktionen möglich sind, kann man die Standardelektrodenpotenziale der beteiligten Metalle und Oxide heranziehen. Diese Potenziale geben an, wie leicht ein Metallion Elektronen aufnimmt (Reduktion) oder abgibt (Oxidation). a) Eisen reduziert Aluminiumoxid: - Das Standardelektrodenpotenzial für die Reduktion von Aluminiumionen (Al³⁺) zu Aluminium (Al) beträgt etwa -1,66 V. - Das Standardelektrodenpotenzial für die Reduktion von Eisenionen (Fe²⁺) zu Eisen (Fe) beträgt etwa -0,44 V. Da das Elektrodenpotenzial von Aluminium negativer ist als das von Eisen, ist Aluminium das edlere Metall und wird nicht so leicht reduziert wie Eisen. Daher kann Eisen Aluminiumoxid nicht reduzieren. Diese Reaktion ist nicht möglich. b) Zinkoxid oxidiert Magnesium: - Das Standardelektrodenpotenzial für die Reduktion von Zinkionen (Zn²⁺) zu Zink (Zn) beträgt etwa -0,76 V. - Das Standardelektrodenpotenzial für die Reduktion von Magnesiumionen (Mg²⁺) zu Magnesium (Mg) beträgt etwa -2,37 V. Da das Elektrodenpotenzial von Magnesium negativer ist als das von Zink, ist Magnesium das unedlere Metall und wird leichter oxidiert als Zink. Daher kann Zinkoxid Magnesium oxidieren. Diese Reaktion ist möglich. Zusammengefasst: a) Eisen reduziert Aluminiumoxid: nicht möglich. b) Zinkoxid oxidiert Magnesium: möglich.

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Die Farbkodierung nach BAC (Berufsgenossenschaftliche Ausschüsse für Chemikaliensicherheit) für Zinkoxid ist **weiß**. Zinkoxid (ZnO) ist ein weißes, geruchloses Pulver und... [mehr]

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Die Farbkodierung nach BAC (Berufsgenossenschaftliche Ausschüsse für Chemikaliensicherheit) für Zinkoxid ist **weiß**. Zinkoxid (ZnO) ist ein weißes, geruchloses Pulver und wird in der chemischen Industrie, Pharmazie und Kosmetik verwendet. In der Farbkodierung nach dem BG-Chemie-Farbsystem (heute DGUV Information 213-098, früher BG-Chemie-Merkblatt M 050), das häufig als BAC-Farbcode bezeichnet wird, steht die Farbe **weiß** für Zinkoxid. Weitere Informationen findest du z.B. im [Sicherheitsdatenblatt von Zinkoxid](https://www.chemsafe.de/sdb/1314-13-2.pdf) oder in der [DGUV Information 213-098](https://publikationen.dguv.de/widgets/pdf/download/article/3847). **Zusammenfassung:** Farbkodierung nach BAC für Zinkoxid: **weiß**

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Um die Temperatur zu berechnen, ab der die Reaktion \[ 2 \mathrm{Al(OH)_3} \rightarrow \mathrm{Al_2O_3} + 3 \mathrm{H_2O} \] freiwillig (also spontan) abläuft, nutzt man die Gibbs-Helmholtz-Gle... [mehr]

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Um die Temperatur zu berechnen, ab der die Reaktion \[ 2 \mathrm{Al(OH)_3} \rightarrow \mathrm{Al_2O_3} + 3 \mathrm{H_2O} \] freiwillig (also spontan) abläuft, nutzt man die Gibbs-Helmholtz-Gleichung: \[ \Delta G = \Delta H - T \Delta S \] Die Reaktion läuft freiwillig ab, wenn \(\Delta G < 0\). Der kritische Punkt ist, wenn \(\Delta G = 0\): \[ 0 = \Delta H - T \Delta S \implies T = \frac{\Delta H}{\Delta S} \] **1. Standardbildungsenthalpien (\(\Delta H_f^\circ\)) und Standardentropien (\(S^\circ\)) nachschlagen:** | Verbindung | \(\Delta H_f^\circ\) [kJ/mol] | \(S^\circ\) [J/(mol·K)] | |--------------------|-------------------------------|-------------------------| | Al(OH)\(_3\) (s) | -1276 | 65 | | Al\(_2\)O\(_3\) (s)| -1676 | 51 | | H\(_2\)O (g) | -242 | 189 | **2. Reaktionsenthalpie (\(\Delta H\)) berechnen:** \[ \Delta H = [\Delta H_f^\circ(\mathrm{Al_2O_3}) + 3 \cdot \Delta H_f^\circ(\mathrm{H_2O})] - [2 \cdot \Delta H_f^\circ(\mathrm{Al(OH)_3})] \] \[ = [-1676 + 3 \cdot (-242)] - [2 \cdot (-1276)] \] \[ = [-1676 - 726] - [-2552] \] \[ = -2402 + 2552 = +150\, \text{kJ} \] **3. Reaktionsentropie (\(\Delta S\)) berechnen:** \[ \Delta S = [S^\circ(\mathrm{Al_2O_3}) + 3 \cdot S^\circ(\mathrm{H_2O})] - [2 \cdot S^\circ(\mathrm{Al(OH)_3})] \] \[ = [51 + 3 \cdot 189] - [2 \cdot 65] \] \[ = [51 + 567] - 130 \] \[ = 618 - 130 = 488\, \text{J/K} \] **4. Temperatur berechnen:** \[ T = \frac{\Delta H}{\Delta S} \] Achte auf die Einheiten: \(\Delta H = 150\,000\, \text{J}\), \(\Delta S = 488\, \text{J/K}\): \[ T = \frac{150\,000}{488} \approx 307\, \text{K} \] **Antwort:** Die Umwandlung von Al(OH)\(_3\) in Al\(_2\)O\(_3\) und H\(_2\)O läuft ab etwa **307 K** (ca. 34 °C) freiwillig ab. **Hinweis:** Die Werte können je nach Quelle leicht variieren. Für eine präzise Berechnung sollten die exakten Werte aus einer zuverlässigen Datenbank verwendet werden.

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Hier sind die Standard-Bildungsenthalpien (\(\Delta H_f^\circ\)) der gewünschten Verbindungen bei 25 °C (298 K): 1. **Aluminiumhydroxid (\(\mathrm{Al(OH)_3}\), fest):** \(\Delta H_f^\ci... [mehr]

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Hier sind die Standard-Bildungsenthalpien (\(\Delta H_f^\circ\)) der gewünschten Verbindungen bei 25 °C (298 K): 1. **Aluminiumhydroxid (\(\mathrm{Al(OH)_3}\), fest):** \(\Delta H_f^\circ = -1276\,\mathrm{kJ/mol}\) 2. **Wasser (gasförmig, \(\mathrm{H_2O(g)}\)):** \(\Delta H_f^\circ = -241,8\,\mathrm{kJ/mol}\) 3. **Aluminiumoxid (\(\mathrm{Al_2O_3}\), fest):** \(\Delta H_f^\circ = -1675,7\,\mathrm{kJ/mol}\) **Quellen:** - [WebElements: Aluminium hydroxide](https://www.webelements.com/compounds/aluminium/aluminium_hydroxide.html) - [WebElements: Aluminium oxide](https://www.webelements.com/compounds/aluminium/aluminium_oxide.html) - [WebElements: Water](https://www.webelements.com/compounds/oxygen/water.html) Alle Werte beziehen sich auf die Standardbedingungen (25 °C, 1 bar).