Chemische Reaktionen - Reaktionsgleichungen aufstellen und ausgleichen - M - Kompetenzraster Chemie 9


Einleitung

In diesem aiMOOC dreht sich alles um das Thema Reaktionsgleichungen aufstellen und ausgleichen. Du wirst lernen, wie chemische Reaktionsgleichungen korrekt aufgestellt und ausgeglichen werden, eine grundlegende Fähigkeit in der Chemie. Diese Fertigkeit ist essentiell, um chemische Reaktionen zu verstehen und vorherzusagen. Dabei werden wir uns sowohl mit den theoretischen Grundlagen als auch mit praktischen Übungen beschäftigen, um Dir ein tiefgreifendes Verständnis des Themas zu vermitteln.


Grundlagen der Reaktionsgleichungen


Was ist eine Reaktionsgleichung?

Eine Reaktionsgleichung in der Chemie beschreibt, welche Reaktanten in einer chemischen Reaktion zu welchen Produkten umgewandelt werden. Sie zeigt die Ausgangsstoffe (Reaktanten) auf der linken Seite und die Endprodukte auf der rechten Seite, getrennt durch einen Pfeil (→), der die Richtung der Reaktion anzeigt.


Warum müssen Reaktionsgleichungen ausgeglichen werden?

Das Ausgleichen von Reaktionsgleichungen ist notwendig, um das Gesetz der Erhaltung der Masse zu erfüllen. Dieses Gesetz besagt, dass in einem geschlossenen System die Gesamtmasse der Reaktanten gleich der Gesamtmasse der Produkte ist. Um dies zu gewährleisten, muss die Anzahl der Atome jedes Elements auf beiden Seiten der Gleichung gleich sein.


Schritte zum Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen


Identifizierung der Reaktanten und Produkte

Zuerst müssen die chemischen Formeln der Reaktanten und Produkte identifiziert werden. Dies ist ein wesentlicher Schritt, um zu verstehen, welche Stoffe in der Reaktion involviert sind.


Aufstellen der unausgeglichenen Gleichung

Sobald die Reaktanten und Produkte identifiziert sind, kann eine unausgeglichene Gleichung aufgestellt werden. Hierbei werden die chemischen Symbole und Formeln der beteiligten Stoffe entsprechend ihrer Rolle (als Reaktant oder Produkt) in die Gleichung eingesetzt.


Ausgleichen der Gleichung

Das Ausgleichen erfolgt durch das Anpassen der Koeffizienten (Zahlen vor den chemischen Formeln) der Reaktanten und Produkte, sodass die Anzahl der Atome jedes Elements auf beiden Seiten der Gleichung gleich ist. Es gibt verschiedene Methoden zum Ausgleichen, wie die einfache Inspektionsmethode oder die algebraische Methode.


Beispiele


Einfache Reaktionen ausgleichen

Betrachten wir die Reaktion zwischen Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O₂), um Wasser (H₂O) zu bilden. Die unausgeglichene Gleichung lautet:

H 2 + O 2 → H 2 O H 2 ​ +O 2 ​ →H 2 ​ O

Um diese Gleichung auszugleichen, erkennen wir, dass wir zwei Wassermoleküle (2 H₂O) brauchen, um die Bilanz der Wasserstoff- und Sauerstoffatome auszugleichen. Die ausgeglichene Gleichung lautet:

2 H 2 + O 2 → 2 H 2 O 2H 2 ​ +O 2 ​ →2H 2 ​ O


Komplexere Reaktionen ausgleichen

Als weiteres Beispiel betrachten wir die Verbrennung von Methan (CH₄) in Sauerstoff (O₂) zu Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O). Die unausgeglichene Gleichung lautet:

CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O CH 4 ​ +O 2 ​ →CO 2 ​ +H 2 ​ O

Durch Ausgleichen der Atome erhält man die finale Gleichung:

CH 4 + 2 O 2 → CO 2 + 2 H 2 O CH 4 ​ +2O 2 ​ →CO 2 ​ +2H 2 ​ O


Interaktive Aufgaben


Quiz: Teste Dein Wissen

Was zeigt die Richtung in einer chemischen Reaktionsgleichung an? (Der Übergang von Reaktanten zu Produkten) (!Der Energiefluss in der Reaktion) (!Die Geschwindigkeit der Reaktion) (!Die Temperatur, bei der die Reaktion stattfindet)

Welches Gesetz wird durch das Ausgleichen von Reaktionsgleichungen erfüllt? (Das Gesetz der Erhaltung der Masse) (!Das Gesetz der konstanten Proportionen) (!Das Gesetz der multiplen Proportionen) (!Das Avogadro-Gesetz)

Wie viele Wassermoleküle entstehen in der ausgeglichenen Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff? (2) (!1) (!3) (!4)

Welcher Koeffizient steht vor Sauerstoff (O₂) in der ausgeglichenen Verbrennungsgleichung von Methan? (2) (!1) (!3) (!4)

Welche Methode kann NICHT zum Ausgleichen von Reaktionsgleichungen verwendet werden? (!Die Inspektionsmethode) (!Die algebraische Methode) (Die Zufallsmethode) (!Das Aufstellen von Bilanzgleichungen)

Was ist der erste Schritt beim Aufstellen einer Reaktionsgleichung? (Identifizierung der Reaktanten und Produkte) (!Ausgleichen der Gleichung) (!Aufstellen der unausgeglichenen Gleichung) (!Berechnung der Aktivierungsenergie)

Welche Aussage über das Ausgleichen von Reaktionsgleichungen ist FALSCH? (!Es ist notwendig, um das Gesetz der Erhaltung der Masse zu erfüllen) (Die Anzahl der Produkte kann verringert werden, um die Gleichung auszugleichen) (!Koeffizienten werden angepasst, um die Gleichung auszugleichen) (!Jedes Element muss auf beiden Seiten der Gleichung in gleicher Anzahl vorhanden sein)

Was benötigt man, um eine chemische Reaktionsgleichung aufzustellen? (Die chemischen Formeln der Reaktanten und Produkte) (!Die Löslichkeit der Reaktanten) (!Den pH-Wert der Lösung) (!Die Reaktionsgeschwindigkeit)

Welches Element wird oft als letztes ausgeglichen, wenn es in mehreren Reaktanten oder Produkten vorkommt? (Sauerstoff) (!Wasserstoff) (!Kohlenstoff) (!Stickstoff)

Wie viele Sauerstoffmoleküle werden benötigt, um ein Methanmolekül vollständig zu verbrennen? (2) (!1) (!3) (!4)





Memory

Reaktanten Startstoffe einer chemischen Reaktion
Produkte Endstoffe einer chemischen Reaktion
Gesetz der Erhaltung der Masse Gesamtmasse bleibt in einem geschlossenen System gleich
Koeffizienten Zahlen, die vor chemischen Formeln stehen
Ausgleichen Anpassen der Anzahl der Atome auf beiden Seiten der Gleichung





Kreuzworträtsel

reaktanten Stoffe, die zu Beginn einer Reaktion vorhanden sind
produkte Stoffe, die am Ende einer Reaktion entstehen
masse Was wird laut einem wichtigen Gesetz in Reaktionen erhalten?
koeffizienten Zahlen, die vor Formeln stehen, um Gleichungen auszugleichen
methan Beispiel eines Reaktanten in einer Verbrennungsreaktion
wasser Ein Produkt der Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff
sauerstoff Element, das häufig in Verbrennungsreaktionen beteiligt ist
wasserstoff Element, das mit Sauerstoff reagiert, um Wasser zu bilden




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Lückentext

Vervollständige den Text.

Eine Reaktionsgleichung zeigt, wie

in

umgewandelt werden. Um das

zu erfüllen, müssen diese Gleichungen

werden. Das bedeutet, dass die Anzahl der Atome jedes Elements auf beiden Seiten der Gleichung

sein muss.

Offene Aufgaben

Leicht

  1. Finde im Alltag eine chemische Reaktion, beobachte sie und versuche, die Reaktionsgleichung aufzustellen.
  2. Experimentiere mit Backpulver und Essig. Stelle die Reaktionsgleichung für die Reaktion auf.
  3. Recherchiere eine einfache chemische Reaktion und zeichne die Moleküle der Reaktanten und Produkte.

Standard

  1. Erstelle ein Modell einer ausgeglichenen Reaktionsgleichung mit Alltagsgegenständen.
  2. Untersuche die Verbrennung von Kerzenwachs und stelle die Reaktionsgleichung auf.
  3. Erkläre die Bedeutung des Gesetzes der Erhaltung der Masse anhand eines selbst gewählten Beispiels.

Schwer

  1. Entwickle ein kleines Labor-Experiment, um die Reaktion von Natrium mit Wasser zu untersuchen und stelle die Reaktionsgleichung auf.
  2. Analysiere die chemische Reaktion von Fotosynthese und stelle die zugehörige Reaktionsgleichung auf.
  3. Untersuche und dokumentiere eine Redoxreaktion, inklusive Aufstellung der Reaktionsgleichung.




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Lernkontrolle

  1. Erkläre, warum das Ausgleichen von Reaktionsgleichungen wichtig ist, indem Du ein Beispiel nimmst und die unausgeglichene sowie die ausgeglichene Gleichung präsentierst.
  2. Diskutiere die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen der Inspektionsmethode und der algebraischen Methode zum Ausgleichen von Reaktionsgleichungen.
  3. Entwickle eine kreative Methode, um Reaktionsgleichungen effizienter auszugleichen, und erläutere sie.
  4. Analysiere eine komplexe chemische Reaktion deiner Wahl und stelle die ausgeglichene Reaktionsgleichung dar.
  5. Erstelle ein Diagramm, das zeigt, wie die Masse der Reaktanten und Produkte in einer ausgeglichenen Reaktionsgleichung erhalten bleibt.

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