Übung 7 (Darstellung der Elemente)

Übung 7 (Darstellung der Elemente)

1. Bor und Silicium können durch Reduktion ihrer Oxide hergestellt werden. Als Reduktionsmittel stehen Magnesium und Kohlenstoff zur Verfügung.

Beide Oxide lassen sich mit Magnesium unter grosser Wärmefreisetzung reduzieren. Die Reduktion von Siliciumdioxid mit Kohlenstoff gelingt hingegen nur im Lichtbogenofen bei 2000°C. Boroxid lässt sich auch unter diesen drastischen Bedingungen nicht zum reinen Bor reduzieren.

Formulieren Sie für alle Prozesse stöchiometrisch korrekte Reaktionsgleichungen. Belegen Sie die oben gemachten Aussagen anhand thermodynamischer Berechnungen.

Gegeben sind folgende Standardbildungsenthalpien (T = 298K):

SiO₂: Δ_BH° = -910 kJ·mol^-1 B₂O₃: Δ_BH° = -1264 kJ·mol^-1 CO₂: Δ_BH° = -393 kJ·mol^-1 MgO: ΔBH° = -601 kJ·mol^-1

2. Formulieren Sie die Teilgleichungen der Elektrodenprozesse und die Gesamtgleichung für die Elektrolyse von Natriumchlorid in der Schmelze bzw. in wässriger Lösung. Benennen Sie die Elektroden und kennzeichnen Sie Plus- und Minuspol der Elektrolysezelle.

Siehe: : http://www.cci.ethz.ch

3. Bor tritt in der Natur vorrangig als Borax Na2B^B4O7 x 10 H2O auf. Wie gelangt man von diesem natürlichen Rohstoff zum Bornitrid (BN)x? Formulieren Sie die entsprechenden Reaktionsgleichungen.

4. Magnesium ist in Form löslicher Salze im Meerwasser enthalten. Geben Sie mittels chemischer Gleichungen an, wie das Metall aus dem Meerwasser gewonnen werden könnte.

Hinweis: Magnesium-Ionen müssen zunächst aus dem Meerwasser gefällt und anschliessend in geeigneter Weise reduziert werden.

5. Die folgenden Redoxgleichungen zur Herstellung verschiedener Elemente sind stöchiometrisch nicht ausgeglichen. Vervollständigen Sie die Gleichungen.

Formulieren Sie dazu auch jeweils Teilgleichungen für die Oxidation und Reduktion.

NH₃ + O₂ N₂ + H₂O

K₂MnF₆ + SbF₅ KSbF₆ + MnF₃ + F₂ HCl + MnO₂ MnCl₂ + H₂O + Cl₂

HIO₃ + HI H₂O + I₂

KMnO₄ + H₂O₂ + H₂SO₄ K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O + O₂

Sb₂S₃ + Fe Sb + FeS

PbS + O₂ Pb + SO₂

6. Schreiben Sie für folgende Umsetzungen stöchiometrisch korrekte Reaktions- gleichungen auf:

(a) Natriumhydrid mit Wasser (b) Kaliumhydroxid mit Essigsäure (c) Bariumperoxid mit Schwefelsäure (d) Natronlauge mit Kohlendioxid