opstellen van reactievergelijkingen

Opstellen van redoxreactievergelijkingen
Samenwerkend leren volgens het EXPERTMODEL
1
Wat
Het principe is als volgt. Onderstel dat men in een les drie aspecten wil aanleren/aanbrengen zoals
bijvoorbeeld in het kader van het opstellen van redoxreactievergelijkingen: hoe breng ik een
elektronenbalans in orde? hoe breng ik een ladingsbalans in orde? hoe breng ik een atoombalans
in orde? Dan kan men als volgt te werk gaan.
Eerste ronde:
Men verdeelt de klas in kleine groepjes. Elk groepje krijgt in de eerste ronde info over hetzij de
elektronenbalans, de ladingsbalans of de atoombalans (dus slechts over één van de drie deelonderwerpen). Na de eerste ronde is elke leerling ‘expert’ in één deel-onderwerp.
A
B
C
Vervolgens worden telkens drie verschillende experten samengezet in een nieuw groepje.
Tweede ronde:
De nieuwe groepjes krijgen nu een opdracht waarbij de ‘expertise’ van elk van de deelnemers
aangesproken zal worden. Ze zullen hun expertise moeten doorgeven aan elkaar en tevens zullen
ze hun kennis moeten bijeenleggen om de totale opdracht tot een goed einde te kunnen brengen.
2
Voor- en nadelen
Complementair aan doceren in de zin
 Leerlingen zeer uitdrukkelijk de
mee-denkende rol krijgen.
 Elke leerling zich onmisbaar weet
welslagen van het groepswerk.
 Leerlingen leren van mekaar.
 Ook zwakkere leerlingen krijgen
gevoel voor een klein onderdeel
groepswerk.
3
‘expert’van het
Voorbeeld uit de praktijk
Titel van het lesonderwerp

dat …
Nadelen, beperkingen, eisen.
actieve,  Kan vrij veel lestijd in beslag nemen.
 Eenmalige arbeidsintensieve voorbereiding.
voor het
Situering in het leerplan
Opstellen
van
redox- Hoofdstuk redoxreacties
reactievergelijking
voor
ternaire verbindingen.
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
Doelgroep
6ASO (2u/w)
1
Opdracht
We gaan ervan uit dat iedereen de gedissocieerde en geïoniseerde deeltjes juist kan schrijven en
de oxidatiegetallen kan bepalen.
We werken met vijf groepjes:
1 Redoxbrug opstellen
2 Elektronenbalans in orde brengen
3 Ladingsbalans in orde brengen
4 Atomenbalans in orde brengen
5 Stoffenreactievergelijking schrijven
Elk groepje krijgt een voorbeeld geprint in kleur en geplastifieerd. Elke leerling ontvangt een
gewone kopie met dezelfde informatie en met de opgaven (eventueel op gekleurd papier om de
groepen gemakkelijk te onderscheiden). De leerlingen bestuderen de informatie en oefenen deze
in aan de hand van de opgaven.
Na ongeveer 20 minuten worden de nieuwe groepjes samengesteld. De leerlingen krijgen het
overzicht en een nieuwe opgave. Bij de gezamenlijk nieuwe opgave wordt de expertise samen
gelegd om die opgave volledig op te lossen. Van elk onderdeel geeft de expert uitleg aan de
anderen in chronologische volgorde van de uitwerking.
Als samenvatting van de les en te kennen leerstof ontvangen de leerlingen het stappenplan en het
uitgewerkte voorbeeld.
Nadien volgt eventueel een extra uitgewerkt voorbeeld en/of een tweede opgave, gezamenlijk of
individueel op te lossen.
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
2
Eerste ronde - Groep 1 = Redoxbrug opstellen
Opdracht:
Afzonderlijk de reductie- en oxidatiereactie opschrijven via deelreacties op de redoxbrug, rekening
houdend met de index bij het betrokken element in de formule van het materiedeeltje.
Werkwijze:
Volg het voorbeeld om af te leiden hoe je te werk gaat:
- de reductie opsporen en de twee atomen met elkaar verbinden onderaan de vergelijking: Red
- uit OG aangeven hoeveel elektronen er per atoom worden opgenomen (+3e-)
- nagaan hoeveel atomen erbij betrokken zijn volgens de hoogste index in eerste of in tweede lid:
2 x (+3e-)
- de oxidatie opsporen en de twee atomen met elkaar verbinden bovenaan de vergelijking: Ox
- uit OG aangeven hoeveel elektronen er per atoom worden afgegeven (-2e-)
- nagaan hoeveel atomen erbij betrokken zijn volgens de hoogste index in eerste of in tweede lid:
1 x (-2e-)
Ox
1 x (-2e-)
Cr2O72- + S1O32+VI –II +IV –II
Red

Cr3+ + SO42+III
+VI -II
2 x (+3e-)
Opgaven:
Cu
0
+
NO31+V –II
I1-
+
MnO41-
-I
+VII –II
 Cu2+
+II

I2
0
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
+
+ NO
+II -II
Mn2+
+II
3
Eerste ronde - Groep 2 = Elektronenbalans in orde brengen
Opdracht:
Elektronenbalans EB in evenwicht brengen. Gebruik het kleinste gemeen veelvoud.
Werkwijze:
Volg het voorbeeld om af te leiden hoe je te werk gaat:
Bekijk aandachtig het resultaat van de vorige stap:
Ox
1 x (-2e-)
Cr2O72- + SO32+VI –II +IV –II
Red

Cr3+
+III
+ SO42+VI -II
2 x (+3e-)
- Bepaal het aantal elektronen afgestaan bij de oxidatie: 1 x (-2e-) = 2 e- Bepaal het aantal elektronen opgenomen bij de reductie: 2 x (+3e-) = 6 e- Het aantal opgenomen elektronen moet gelijk zijn aan het aantal afgegeven elektronen.
Daarom nemen we het kleinste gemeen veelvoud van 2 en 6. Dit is 6. Om 6 elektronen uit te
wisselen moet de oxidatie 3x gebeuren en de reductie 1x. We duiden dit aan op de redoxbrug.
Ox
3 x 1 x (-2e-)
Cr2O72- + SO32+VI –II +IV –II
Red

Cr3+ + SO42+III
+VI -II
1 x 2 x (+3e-)
- Verifieer of het aantal elektronen bij de oxidatie = het aantal elektronen bij de reductie
3 x 1 x (-2e-) = 1 x 2 x (+3e-) betekent telkens 6 elektronen
- We brengen de gevonden waarden als voorgetallen bij de formule met de hoogste index in het
eerste of in het tweede lid. Voor Cr is dit het eerste lid, voor S om het even. Voor de eenvoud
nemen we dan hetzelfde lid als voor Cr.
1 Cr2O72-
+
3 SO32-

Cr3+
+

2 Cr3+
SO42-
- We brengen nu ook het andere lid in orde maar enkel voor die atoomsoorten die geoxideerd of
gereduceerd worden.
1 Cr2O72-
+
3 SO32-
+
3 SO42-
Opgaven:
Ox
Cu
0
+
1 x (-2e-)
NO31+V –II
 Cu2+
+II
Red
Ox
I1-I
+
+
NO
+II -II
1 x (+3e-)
2 x (-1e-)
MnO41+VII –II
Red

I2
0
+
Mn2+
+II
1 x (+5e-)
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
4
Eerste ronde - Groep 3 = Ladingsbalans in orde brengen
Opdracht:
Ladingsbalans LB in evenwicht brengen met H3O1+ of OH1- naargelang de reactie gebeurt in zuur,
neutraal of basisch midden en in overeenkomst met de realiteit.
Werkwijze:
Volg het voorbeeld om af te leiden hoe je te werk gaat. De beschouwde reactie verloopt in
zwavelzuur midden.
1
2
3
4
Bekijk aandachtig het resultaat van de vorige stap:
Schrijf per deeltje de totale lading
Bereken per lid het totaal aan ladingen
Breng de ladingen in evenwicht door betekenisvol H3O1+ of OH1- toe te voegen. Hier voegen we
8 H3O1+ toe in het eerste lid omdat de reactie plaatsvindt in zuur midden. Links en rechts is het
totaal aan ladingen nu even groot.
5 Vul de reactievergelijking aan.
1
Cr2O72-
2
2-
3
+

2 Cr3+
6-

6+
8-
4
5
3 SO32-
+
3 SO426-

0
+ 8H3O1+
Cr2O72-
+
3 SO32-
+
8H3O1+ 
2 Cr3+
+
3 SO42-
Opgaven:
In salpeterzuur midden:
3 Cu + 2 NO31-
 3 Cu2+ + 2 NO
In zwavelzuur midden:
10 I1-
+
2 MnO41-

Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
5 I2
+
2 Mn2+
5
Eerste ronde - Groep 4 = Atomenbalans in orde brengen
Opdracht:
Atomenbalans AB in evenwicht brengen (wet van Lavoisier, massabehoud) met H2O. Na deze stap
bekomt men de essentiële reactievergelijking ERV.
Werkwijze:
Volg het voorbeeld om af te leiden hoe je te werk gaat.
1 Bekijk aandachtig het resultaat van de vorige stap:
2 Schrijf per atoomsoort het aantal atomen voor en na de reactie
3 Bereken de tekorten aan O en aan H. Merk op dat het tekort aan aantal O steeds de helft is van
het tekort aan aantal H. Hier 12xO en 24xH.
4 Voeg een equivalent aantal moleculen water toe om de atomen in balans te brengen: 12 H2O
5 Vul de reactievergelijking aan. Het resultaat is de essentiële reactievergelijking ERV.
1
Cr2O72-
2-3
Cr
S
+
3 SO32-
22
33
8H3O1+

2 Cr3+
O 24  12 + 12xO
H 24  0 + 24xH

4
5
+
Cr2O72-
+
3 SO32-
3 Cu
+
2 NO31-
+
8 H3O1+

+
3 SO42-
+12 H2O
2 Cr3+
+
3 SO42- + 12 H2O
Opgaven:
10 I1-
+
+
2 MnO41-
8 H3O1+
+
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens

16 H3O1+
3 Cu2+

5 I2
+
+
2 NO
2 Mn2+
6
Eerste ronde - Groep 5 = Stoffenreactievergelijking schrijven
Opdracht:
Indien gevraagd de stoffenreactievergelijking SRV (stoffen als moleculen) schrijven.
Werkwijze:
Volg het voorbeeld om af te leiden hoe je te werk gaat. De beschouwde reactie is de reactie tussen
kaliumdichromaat (K2Cr2O7) en SO2 (geeft in waterige oplossing waterstofsulfiet) in zwavelzuur
midden.
1 Bekijk aandachtig het resultaat van de vorige stap.
2 Schrijf de oxoniumionen H3O1+ als H2O + H1+
3 Vul in het eerste lid de ontbrekende ionen aan. Raadpleeg hiervoor de formule van de
uitgangsstoffen.
4 De stoffen toegevoegd in het eerste lid zijn ook aanwezig in het tweede lid want ze ondergingen
geen chemische verandering.
5 Combineer de positieve en negatieve ionen in de juiste verhoudingen en conform de
uitgangsstoffen en reactieproducten.
6 Vereenvoudig het aantal moleculen water.
1
Cr2O72-
+
2
3 SO32-
+
8 H3O1+
8 H1+
+
8 H2O
1 SO42-

2 Cr3+
+
 + 2 K1+
3 SO42- + 12 H2O
1 SO42-
3-4
+ 2 K1+
5-6
K2Cr2O7 + 3 H2SO3 + H2SO4  Cr2(S04)3 + K2SO4 + 4 H2O
Opgaven:
Cu-metaal en salpeterzuur:
3 Cu
+
2 NO31-
+
8 H3O1+

3 Cu2+
+
2 NO
+
12 H2O
Kaliumjodide en kaliumpermanganaat (KMnO4) in zwavelzuur:
10 I1-
+
2 MnO41-
+
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
16 H3O1+
 5 I2
+
2 Mn2+ + 24 H2O
7
Tweede ronde – alle groepen
In de eerste ronde heeft iedereen een kleine stap ingeoefend als onderdeel van een groter geheel.
Alle stappen samengevoegd geeft de totale werkwijze weer voor het opstellen van een
redoxreactievergelijking. Hieronder volgt een overzicht van de verschillende stappen vanaf de
redoxbrug. Tijdens de tweede ronde leren jullie een opgave volledig te beantwoorden. In de
nieuwe groep zit er voor elke stap een expert die jullie gaat helpen om tot het antwoord te komen.
Je mag nu starten met de gezamenlijke opgave. Het overzicht hieronder kan hierbij een
hulpmiddel zijn.
Groep 1 = Redoxbrug opstellen
Ox
Cr2O72- + S1O32+VI –II +IV –II
Red
1 x (-2e-)

Cr3+ + SO42+III
+VI -II
2 x (+3e-)
Groep 2 = Elektronenbalans EB in orde brengen: de redoxbrug hoeft niet te worden
overgeschreven maar mag onmiddellijk worden aangevuld. Omdat dit overzicht elke stap
afzonderlijk wil weergeven is de redoxbrug hieronder wel terug overgenomen en daarna
aangevuld.
Ox
Cr2O72- + SO32+VI –II +IV –II
Red
3 x 1 x (-2e-)

Cr3+ + SO42+III
+VI -II
1 x 2 x (+3e-)
1 Cr2O72-
+
3 SO32-

2 Cr3+
+
3 SO42-
Groep 3 = Ladingsbalans LB in orde brengen
Cr2O722Cr2O72-
+
3 SO32-  2 Cr3+ + 3 SO426
6+
68- + 8H3O1+ 
0
+ 3 SO32- + 8H3O1+  2 Cr3+ +
3 SO42-
Groep 4 = Atomenbalans AB in orde brengen = ERV schrijven
Cr2O72- + 3 SO32- + 8H3O1+  2 Cr3+ + 3 SO42Cr 2  2
O 24  12 + 12xO
S
33
H 24  0 + 24xH
+12 H2O
Cr2O72- + 3 SO32- + 8 H3O1+  2 Cr3+ + 3 SO42- + 12 H2O
Groep 5 = Stoffenreactievergelijking SRV schrijven
Cr2O72-
+ 2 K1+
+
3 SO32-
+
8 H3O1+
8 H1+
+
8 H2O
1 SO42-
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens

2 Cr3+
 + 2 K1+
+
3 SO42- + 12 H2O
1 SO428
K2Cr2O7 + 3 H2SO3 + H2SO4  Cr2(S04)3 + K2SO4 + 4 H2O
Gezamenlijke opgave 1
Stel volgende redoxreactievergelijking op: kaliumjodide en kaliumpermanganaat (KMnO4) in
basisch midden waarbij kaliumhypojodiet en het groene K2MnO4 worden gevormd.
Redoxbrug
I1-I
+
MnO41+VII –II

I01- + MnO42+I -II
+VI -II
EB
LB
AB = ERV
SRV
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
9
Samenvatting van te kennen leerstof
Stappenplan voor het opstellen van redoxreactievergelijkingen
1 Het gekende gedeelte van de reactievergelijking in formuletaal schrijven, met de deeltjes
waarin de elementen werkelijk voorkomen: ionen voor zouten, zuren en basen; moleculen voor
enkelvoudige stoffen en oxiden. Het aantal deeltjes wordt hierbij niet vermeld, enkel de soort.
2 Per atoomsoort het OG aanduiden. De deeltjes met een element waarvan het OG verandert
behouden.
3 Afzonderlijk de reductie- en oxidatiereactie opschrijven via deelreacties op de redoxbrug,
rekening houdend met de index bij het betrokken element in de formule van het materiedeeltje.
4 Elektronenbalans EB in evenwicht brengen. Gebruik het kleinste gemeen veelvoud.
5 Ladingsbalans LB in evenwicht brengen met H3O1+ of OH1- (zuur of basisch midden).
6 Atomenbalans AB in evenwicht brengen (wet van Lavoisier, massabehoud) met H 2O. Na deze
stap bekomt men de essentiële reactievergelijking.
7 Indien gevraagd de stoffenreactievergelijking (stoffen als moleculen) schrijven.
Uitgewerkt voorbeeld
Kaliumdichromaat (K2Cr2O7) en waterstofsulfiet in zuur midden waarbij chroom(III)sulfaat wordt
gevormd.
K1+ + Cr2O72- + H3O1+ + SO32-  Cr3+ + SO42-
+I
+VI -II
+I –II
+IV -II
Ox
3 x 1 x (-2e-)
Redoxbrug met EB
Cr2O72- + S1O32+VI –II +IV –II
Red
2Cr2O72-
AB
SRV
+VI -II
Cr3+ + SO42+III
+VI -II
1 x 2 x (+3e-)
1 Cr2O72LB

+III
+
3 SO32-

2 Cr3+
+
3 SO42-
6
6+
68- + 8H3O1+ 
0
+ 3 SO32- + 8H3O1+  2 Cr3+
+
3 SO42-
Cr 2  2
S
33
Cr2O72- + 3 SO32-
O 24  12 + 12xO
H 24  0 + 24xH
+ 8 H3O1+  2 Cr3+
+12 H2O
+ 3 SO42- + 12 H2O
Cr2O72-
3 SO32-
+
8 H3O1+
+
8 H1+
+
8 H2O
+ 2 K1+
+
1 SO42-

2 Cr3+
 + 2 K1+
3 SO42- + 12 H2O
1 SO42-
K2Cr2O7 + 3 H2SO3 + H2SO4  Cr2(S04)3 + K2SO4 + 4 H2O
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
10
Extra voorbeeld – stap per stap
Leid via de redoxbrug de stoffenreactievergelijking af voor de reactie tussen chloorgas en
kaliumjodaat in basisch midden waarbij kaliumchloride en kaliumperjodaat ontstaan.
Cl2 + KIO3  KCl + KIO4
1 Cl2
K1+
+
2 0
IO31-
+
+I
K1+

+V –II
Cl1-
+
+I
-I
Te behouden deeltjes zijn:
Cl2 + IO31-  Cl1-
K1+
+
+I
IO41-
+
IO41-
+
(Cl2 = ES niet in ionen)
+VII -II
(K1+: geen OG, andere deeltjes behouden)
3 Redoxbrug:
Ox
Cl2
0
+
1 x (-2e-)
I1O31- 
+V -II
Red
Cl1-I
IO41+VII -II
+
2 x (+1e-)
4 Elektronenbalans EB:
Ox 1 x 1 x (-2e-)
Cl2
0
+
IO31- 
+V -II
Cl1-I
+ IO41+VII -II
Red 1 x 2 x (+1e-)
EB
1 Cl2
1 IO31-
+

2 Cl1-
+
1 IO41-
5 Ladingsbalans LB:
Cl2
0
+
Cl2
+
IO311-

IO31-
+
2 OH1- 
2 Cl1-
+
IO41-
+
2 OH1- 
2 Cl1-
+
IO41-
1+ 2 OH1- 
2 Cl12-
+
3-
IO411-
(totale lading per deeltje)
(ladingtotaal per lid)
(ladingen in evenwicht)
6 Atomenbalans AB = ERV:
Cl2
+
IO31-
Cl 2  2
I 11
Cl2
+
IO31-
+
O 5  4 + 1xO
H 2  0 + 2xH
(aantal O te kort is steeds de
helft van aantal H)
2 OH1-
+

2 Cl1-
IO41-
+
H2O
(essentiële
reactievgl.)
7 Stoffenreactievergelijking SRV:
Cl2
+
IO31K1+
+
2 OH1- 
2 K1+ 
Cl2
+
KIO3
+ 2 KOH 
2 Cl1- +
2 K1+
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
2 KCl
IO41K1+
+
+
KIO4
H2O
(ontbrekende ionen terug)
+
H2O
11
Extra voorbeeld
Leid via de redoxbrug de stoffenreactievergelijking af voor de reactie tussen chloorgas en
kaliumjodaat in basisch midden waarbij kaliumchloride en kaliumperjodaat ontstaan.
Cl2
0
+
K1+
+I
+
IO31-  K1+
+V -II
+I
+
Cl1-I
+
K1+
+I
+ IO41+VII -II
Redoxbrug met EB
Ox 1 x 1 x (-2e-)
Cl2
0
+
I1O31+V -II

Cl1-I
+
IO41+VII -II
Red 1 x 2 x (+1e-)
1 Cl2
LB
0
Cl2
AB
+
1 IO31-
+
1 IO411+
IO41-
+
IO41-
O 5  4 + 1xO
H 2  0 + 2xH
+
IO31-
+
+
K1+
KIO3
2 K1+  2 K1+
+ 2 KOH  2 KCl +
SRV
Cl2
2 Cl1-
1
21- + 2 OH1- 
3+ IO31- + 2 OH1-  2 Cl1-
Cl 2  2
I 11
Cl2

2 OH1-
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens

2 Cl1-
+
K1+
KIO4 +
H2O
H2O
12
Gezamenlijke opgave 2
Stel volgende redoxreactievergelijking op: kaliumjodide en kaliumpermanganaat (KMnO4) in
neutraal midden waarbij dijood, bruinsteen (MnO2) en een base worden gevormd.
Redoxbrug
I1-I
+
MnO41+VII –II

I2
0
+
MnO2
+IV -II
EB
LB
AB = ERV
SRV
Begeleid zelfstandig leren in chemie – M.J.Janssens
13