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Aufgabe:

Die Reaktion von Schwarzpulver lässt sich mit folgender vereinfachter Reaktionsgleichung darstellen:

16 C(s) + 4 S(s) + 10 KNO3(s) → 15 CO(g) + K2CO3(s) + 4 K2SO3(s) + 5 N2(g)

Prüfen Sie unter Angabe aller Oxidationszahlen sowie Elektronenübergänge, ob es sich bei der Reaktion von Schwarzpulver um eine Redoxreaktion handelt.


Ansatz:

Screenshot 2023-03-19 11.10.41 AM.png

Text erkannt:

\( 16 C^{ \pm 0}+4 S^{ \pm 0}+10 K^{+I} N^{+V} O_{3}^{-I I} \rightarrow 15 C^{+I I} O^{-I I}+K_{2}^{+I} C^{+I V} O_{3}^{-I I}+4 K_{2}^{+I} S^{+I V} O_{3}^{-I I}+5 N_{2}^{ \pm 0} \)

Jetzt verwundern mich aber die dazugehörigen Teilgleichungen, weil ich mehr Oxidationen als Reduktionen habe. Muss das nicht eigentlich immer ausgelichen sein? Zu jeder Oxidation gehört doch eine Reduktion? D:

Ich habe dann nämlich:

Screenshot 2023-03-19 11.33.33 AM.png

Text erkannt:

1. Oxidation: \( 16 \mathrm{C} \rightarrow \mathrm{CO}+\mathrm{K}_{2} \mathrm{CO}_{3}+6 e^{-} \)
2. Oxidation: \( 4 S \rightarrow \mathrm{K}_{2} \mathrm{SO}_{3}+4 e^{-} \)
Reduktion: \( \mathrm{KNO}_{3}+5 e^{-} \rightarrow \mathrm{N}_{2} \)

Ist das bei der 1. Oxidation übrigens so richtig formuliert? Weil Kohlenstoff ja sowohl zu CO als auch zu K2CO3 oxidiert. Oder muss ich diese Oxidation auch nochmal aufteilen und dann so formulieren:

Screenshot 2023-03-19 11.35.06 AM.png

Text erkannt:

1a. Oxidation: \( 16 C \rightarrow C O+2 e^{-} \)
1b. Oxidation: \( 16 \mathrm{C} \rightarrow \mathrm{K}_{2} \mathrm{CO}_{3}+4 e^{-} \)

Aber zurück zu meiner eigentlichen Frage: Ist es möglich, dass mehr Stoffe oxidiert als reduziert werden? Oder ist mir irgendwo ein doofer Fehler unterlaufen? :/

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Grüße chemweazle,

Zum Schwarzpulver

16 C(s) + 4 S(s) + 10 KNO3(s)15 CO(g) ↑ + 5 N2(g) ↑ + K2CO3(s)+ 4 K2SO3(s)

Ja es es ist eine reine Redoxreaktion.

Die 10 mol Kaliumnitrat nehmen bei ihrer Reduktion zu Stickstoff 50 mol Elektronen auf.

Von den 4 mol Schwefel werden 16 mol Elektronen bei der Oxidation zum Kaliumsulfit, von den 15 mol Kohlenstoff werden bei der Oxidation zu 15 mol CO 30 mol Elektronen abgegeben und von 1 mol Kohlenstoff welches zu Kaliumcarbonat oxidiert wird, werden 4 mol Elektronen abgegeben.

10 mol Kaliumnitrat nehmen 50 mol Elektronen auf.
Abgegeben wurden insgesamt (16 mol + 30 mol + 4 mol ) Elektronen = 50 mol Elektronen.

1. Teilreaktion Oxidation des Hauptanteils, 15 / 16 der Gesamtstoffmenge an Kohlenstoff zu CO

Die Oxidationsstufen stehen in runden Klammern neben dem Elementsymbol in farbig in magenta.

O(2-) + C(0)(s) → C(II)O(g) ↑ + 2 e(-) | mal 15

15 O(2-) + 15 C(0)15 C(II)O(g) + 30 e(-)

2. Teilreaktion, Oxidation von einem Sechszehntel der Kohlenstoffmenge zu Kaliumcarbonat, K2C(IV)O3

3 O(2-) + 2 K(+) + C(0)(s) → K2C(IV)O3(s) + 4 e(-) | mal 1

3 O(2-) + 2 K(+) + C(0)K2C(IV)O3(s) + 4 e(-)

3. Teilreaktion, Oxidation des Schwefels zu Kaliumsulfit, K2S(IV)O3

3 O(2-) + 2 K(+) + S(0)(s) → K2S(IV)O3(s) + 4 e(-) | mal 4

12 O(2-) + 8 K(+) + 4 S(0)(s) 4 K2S(IV)O3(s) + 16 e(-)

Reduktion des Oxidationsmittels Nitrat (Kaliumnitrat) zu elementarem Stickstoff

KN(V)O3 + 5 e(-)K(+) + 12 N(0)2 + 3 O(2-) | mal 10

10 KN(V)O3 + 50 e(-)10 K(+) + 5 N(0)2 + 30 O(2-)

Gesamtreaktion

16 C(s) + 4 S(s) + 10 KNO3(s) + 30 O(2-) + 10 K(+) + 50 e(-)15 CO + 5 N2 + 10 K(+) + K2CO3 + 4 K2SO3 + 30 O(2-) + 50 e(-)
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