Reaktionsgleichungen ausgleichen mit Rechenweg

Zählt man nur die Atome, hat diese Reaktion unendlich viele Lösungen: Man kann die Zersetzung 2H₂O₂ = 2H₂O + O₂ in beliebigem Anteil dazurechnen, und die Atome stimmen trotzdem. Die Lehrbuchantwort 2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5O₂ + 8H₂O folgt aus dem Elektronenausgleich: Der gesamte Sauerstoff mit der Oxidationszahl −I wird zu O₂. Das Tool zeigt diese Antwort und sagt offen, dass die Atome allein mehr zulassen.

Schreiben Sie über jedes Element die Oxidationszahl und suchen Sie die, die sich ändern. Das Element, das Elektronen aufnimmt (seine Oxidationszahl sinkt), wird reduziert, und der Stoff, der es enthält, ist das Oxidationsmittel. Das Element, das Elektronen abgibt (seine Oxidationszahl steigt), wird oxidiert, und sein Stoff ist das Reduktionsmittel. In KMnO₄ + HCl geht Mangan von +VII auf +II und nimmt 5 Elektronen auf, also ist KMnO₄ das Oxidationsmittel; Chlor geht von −I auf 0, also ist HCl das Reduktionsmittel. Das Tool schreibt die Oxidationszahlen wie im Schulbuch als römische Ziffern über die Symbole.

Chlor, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff und die anderen zweiatomigen Elemente kommen als Moleküle Cl₂, O₂, H₂ und N₂ vor. Deshalb nimmt die Zeile gleich zwei Atome: 2Cl(−I) − 2e⁻ → Cl₂(0), als Teilgleichung geschrieben 2 Cl⁻ → Cl₂ + 2 e⁻. Der Faktor vor der Zeile wird dann direkt zum Koeffizienten des Moleküls, und nichts muss nachträglich halbiert werden.

Sind die Mengen zweier Ausgangsstoffe gegeben, liegt meist einer im Überschuss vor und darf nicht für die Rechnung verwendet werden: Er reagiert nicht vollständig. Teilen Sie die Stoffmenge jedes Ausgangsstoffes durch seinen Koeffizienten in der ausgeglichenen Gleichung; der kleinere Wert zeigt den Stoff im Unterschuss, und mit ihm wird das Produkt berechnet. Bei 13 g Zink (0,2 mol) und 7,3 g HCl (0,2 mol) ergibt Zink 0,2 : 1 = 0,2 und HCl 0,2 : 2 = 0,1 — HCl liegt im Unterschuss vor, und es entstehen 0,1 mol Wasserstoff.

22,4 l/mol ist das Volumen von einem Mol Gas bei Normbedingungen, also bei 0 °C und 1013 hPa; damit rechnen die meisten Aufgaben. Bei Raumtemperatur, 20 °C und 1013 hPa, nimmt ein Mol etwa 24 l ein — diesen Wert verwenden viele Versuchsauswertungen. Die IUPAC hat den Standarddruck auf 1000 hPa festgelegt, woraus sich bei 0 °C 22,7 l/mol ergeben. Die Bedingungen wählen Sie in den Einstellungen; das verwendete Vm steht immer in der Lösung.

Die Regel „Die Summe der Oxidationszahlen ist null“ ergibt für Eisen +8/3. Ein einzelnes Atom kann aber keine gebrochene Oxidationszahl haben: Fe₃O₄ ist das Mischoxid FeO·Fe₂O₃, mit einem Eisenatom auf +II und zweien auf +III, und +8/3 ist ihr Mittelwert. Das Tool kennzeichnet einen solchen Wert als Mittelwert und gibt ihn nicht als echte Oxidationszahl aus.