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Reaktionsgleichung und Oxidationsstufen von Eisen(II)-Salz und Kaliumpermanganat in saurer Lösung
In saurer Lösung reagiert Eisen(II)-Salz (\(Fe^{2+}\)) mit Kaliumpermanganat (\(KMnO_4\)) unter Reduktion des \(MnO_4^-\) zu \(Mn^{2+}\) und Oxidation des \(Fe^{2+}\) zu \(Fe^{3+}\). Die Reaktion läuft in saurer Lösung ab, was bedeutet, dass \(H^+\) Ionen an der Reaktion teilnehmen und Wasser (\(H_2O\)) im Prozess entsteht.
Schritt 1: Teilgleichungen für Oxidation und Reduktion aufstellen
Oxidation:
Eisen wird von \(Fe^{2+}\) zu \(Fe^{3+}\) oxidiert. Die Zunahme der Oxidationszahl ist von +2 zu +3.
\(Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^-\)
Reduktion:
Mangan in \(KMnO_4\) wird von +7 in \(MnO_4^-\) zu +2 in \(Mn^{2+}\) reduziert.
\(MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O\)
Schritt 2: Gleichungen ausgleichen
Zuerst gleicht man die Elektronen in beiden Gleichungen aus, indem man die Oxidations- und Reduktionsgleichungen so multipliziert, dass die Anzahl der Elektronen, die in beiden Halbreaktionen umgesetzt werden, gleich ist. In diesem Fall müssen 5 Elektronen von 5 \(Fe^{2+}\) Ionen abgegeben werden, um die 5 Elektronen aufzunehmen, die von einem \(MnO_4^-\) Ion benötigt werden.
\(5(Fe^{2+} \rightarrow Fe^{3+} + e^-)\)
\(1(MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O)\)
Das Ausgleichen führt zu:
\(5Fe^{2+} \rightarrow 5Fe^{3+} + 5e^-\)
\(MnO_4^- + 8H^+ + 5e^- \rightarrow Mn^{2+} + 4H_2O\)
Schritt 3: Gesamtreaktionsgleichung aufstellen
Nun kombiniert man beide Gleichungen, indem man die Elektronen eliminiert:
\(5Fe^{2+} + MnO_4^- + 8H^+ \rightarrow 5Fe^{3+} + Mn^{2+} + 4H_2O\)
Das ist die ausgeglichene Gesamtreaktion in saurer Lösung.
Oxidationsstufen in der Reaktion:
- \(Fe^{2+}\) ändert sich von +2 (Oxidationsstufe vor der Reaktion) zu +3 (Oxidationsstufe nach der Reaktion).
- \(Mn\) in \(MnO_4^-\) ändert sich von +7 (Oxidationsstufe vor der Reaktion) zu +2 (Oxidationsstufe nach der Reaktion).
- \(H^+\) und \(H_2O\) sind Teil der sauren Lösung und nehmen an der Änderung der Oxidationsstufen teil, um das Gleichgewicht zu gewährleisten, verändern aber selbst nicht ihre Oxidationsstufen (Wasserstoff bleibt bei +1 und Sauerstoff bei -2).
