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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 09:08 Mo 28.05.2007 | | Autor: | itse |
| Aufgabe | 1. Aus den Halbzellen Sn/Sn und Ag/Ag soll eine elektrochemische Zelle zusammengestellt werden
a) Zeichnen Sie eine Skizze der Versuchsapparatur, und beschriften Sie diese. Geben Sie an, in welche Richtung bei Stromentnahme die
Elektronen fließen.
b) Formulieren Sie die Elektrodenreaktionen mit Gleichungen, und bezeichnen Sie die Elektrode, an der eine Oxidation erfolgt.
c) Welche Spannung ist bei 25°C zwischen den Halbzellen zu messen, wenn die Salzlösung jeweils 1 mol/l des Elektrolyten enthalten?
d) Was wird sich ändern, wenn man die Zinnhalbzelle gegen eine Goldhalbzelle austauscht?
e) Beschreiben Sie in Stichworten die Wirkungsweise eines Stromschlüssels. |
hallo zusammen,
hier meine Lösung, wäre nett wenn es sich jemand anschaut und sagt ob es passt? Vielen Dank.
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a) Silber ist edler als Zinn, Silber ein schlechtes Reduktionsmittel aber ein sehr gute Oxidationsmittel. Zinn ist dagegen ein gutes Reduktionsmittel aber ein schlechtes Oxidationsmittel. Das Abscheidungsbestreben der Silberionen ist größer, deshalb nimmt Silber die Ionen auf und ist positiv geladen. Zinn hat ein größeres Lösungsbestreben, gibt somit die Ionen ab und ist negativ geladen. Bei Stromentnahme fließen die Elektronen von der Anode (Zinn) zur Kathode (Silber).
b) Anode/Minus-Pol: Zinn ----> Zinn-Ion + Elektronen
$Sn ---> [mm] Sn^2+ [/mm] + 2 e^-$
Kathode/Plus-Pol: Silber-Ion + Elektronen ---> Silber
$2 Ag^+ + 2e^- ---> 2 Ag$
c) Dazu ermittelt man die Differenz aus dem Standardpotential der Akzeptor- Halbzelle und dem Standardpotential der Donator- Halbzelle. Die [mm] Zinnhalbzelle($U_D$) [/mm] stellt die Donator-Halbzelle und die [mm] Silberhalbzelle($U_A$) [/mm] die Akzeptor- Halbzelle dar.
$U_Zelle = [mm] U_A [/mm] - [mm] U_D$
[/mm]
$U_Zelle = +0,81 - (-0,14) = 0,95 V$
Dies gilt nur für 1 molarige Lösungen.
stimmt das? wie berechnet man es, wenn es so nicht simmt?
d) Gold ist das edelste Metall, somit ist Silber unedler als Gold. Daher ist Gold ein noch schlechteres Reduktionsmittel aber ein noch besseres Oxidationsmittel. Durch den Tausch kehrt sich also die Richtung des Elelktronenflusses um. Silber gibt die Ionen(größeres Lösungsbestreben) ab und wird negatig geladen(Anode) und die Gold-Ionen haben ein größeres Abscheidungsbestreben und Gold wird positiv geladen(Kathode).
e) Jede Lösung bildet mit dem in sie eintauchenden Metall eine Halbzelle. Die beiden Halbzellen werden mit einer Salzbrücke dem Stromschlüssel, z.B. mit konzentrierter Kaliunnitratlösung gefüllt, verbunden. Die Wirkungsweise des Stromschlüssels ist folgende: Wenn in der linken Lösung Sn2+ in Lösung geht, erhöht sich die Konzentration der Kationen im Elektrolyt, das Blech ist negativ und das Elektolyt positiv(Kationen) geladen. Gleichzeitig entsteht in der rechten Lösung durch Entladung von Ag+ ein Anionenüberschuß im Elektrolyt. Der Ladungsausgleich erfolgt mit Hilfe der Salzbrücke, indem gleichzeitig Kationen von links nach rechts und Anionen von rechts nach links wandern. Somit kann dadurch erst ein Elektronenfluß ermöglicht und im Endeffekt und Strom fließen.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 09:36 Mo 28.05.2007 | | Autor: | itse |
zu 1b) an der Zinnelektrode erfolgt eine Oxidation
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In der Aufgabe 1 hast Du die Halbzellen falsch formuliert. Sie heißen [mm] Sn/Sn^{2+} [/mm] und [mm] Ag/Ag^{+}.
[/mm]
zu 1a)
Nicht Silber ist ein gutes Oxidationsmittel, sondern Silberkationen sind ein gutes Oxidationsmittel.
Nicht Zinn ist ein schlechtes Oxidationsmittel, sondern Zinnkationen sind ein schlechtes Oxidationsmittel.
Sprachliche Schnitzer: wenn Du einen Komparativ gebrauchst ("ist größer"), solltest Du das Vergleichsobjekt angeben ("X ist größer als Y").
Z. B.: "Das Abscheidungsbestreben der Silberionen ist größer als das der Zinnionen."
Oder: "Zinn hat ein größeres Lösungsbestreben als Silber."
zu 1c)
Nicht: "1 molarige Lösungen", sondern: "1 molare Lösungen".
Sonst O.K.
zu 1d)
Wiederum: nicht Gold ist ein gutes Oxidationsmittel, sondern Goldionen [mm] Au^{3+}. [/mm]
Komparativ richtig gebrauchen.
Sonst scheint mir soweit alles O: K.
LG, Martinius
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 19:04 Mo 28.05.2007 | | Autor: | itse |
| Aufgabe | 2. Beim voll aufgeladenen Bleiakkumulator besteht eine Elektrode aus Blei, die andere aus Bleidioxid; im entladenen Zustand sind beide Elektroden mit weißem, schwerlöslichem Blei(II)-sulfat überzogen. Als Elektrolyt dient eine 20%ige Schwefelsäure.
a) Stellen Sie die Gleichungen des Lade- bzw. Entladevorgangs mit Oxidationszahlen auf.
b) Wie hoch muss die zum Laden des Akkumulators verwendete Mindestspannung sein? (Benützen Sie zur Berechnung nur die Werte der Spannungsreihe, und vernachlässigen Sie den Widerstand der Zelle.)
c) Beim Laden (das in der Praxis mit etwas höherer Spannung als der Mindestspannung durchgeführt wird) beobachtet man nach einiger Zeit eine Gasentwicklung an den Elektroden. Wie kommt sie zustande? |
hallo,
hier meine Lösung, passt das so? Vielen Dank.
a)
Entladevorgang:
$Pb + [mm] PbO_2 [/mm] + 4 H^+ + 2 [mm] SO_4^2- [/mm] ---> 2 [mm] PbSO_4 [/mm] + 2 H_2O$
Ladevorgang:
$2 [mm] PbSO_4 [/mm] + 2 H_2O ---> Pb + [mm] PbO_2 [/mm] + 4 H^+ + 2 [mm] SO_4^2-$
[/mm]
Anode ist eine Elektrode mit oxidierenden Vorgängen, Kathode eine Elektrode mit reduzierenden Vorgängen.
Man kann beide Gesamtreaktionen zu einer reversiblen Reaktion zusammenfassen:
[Dateianhang nicht öffentlich]
In Kurzschreibweise können die Vorgänge unter Verwendung der Oxidationszahlen von Blei wie folgt dargestellt werden:
[Dateianhang nicht öffentlich]
b)
$E(V) = E_Kathode - E_Anode$
$E(V) = + 1,68 - (-0,36)$
$E(V) = 2,04$
Somit muss die verwendete Mindestspannung geringfügig über 2,04 V liegen. Dadurch wird die Richtung des Elektronenstroms umgekehrt und die Ausgangsstoffe wiederhergestellt.
c)
hierbei weiß ich es nicht genau.
Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: gif) [nicht öffentlich]
Anhang Nr. 2 (Typ: gif) [nicht öffentlich]
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Hallo itse,
zu a)
Die Gleichungen sind richtig.
Ich hätte sie aber in Halbgleichungen aufgeteilt, da den Halbgleichungen ja auch separate Reaktionsräume an Anode und Kathode entsprechen und weil dadurch auch der Stromfluss verdeutlicht wird.
zu b) O. K.
zu c)
Wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist, also die Reduktion des [mm] PbO_{2} [/mm] und Oxidation des Pb beendet sind, wird bei weiterer Energiezufuhr die ca. 20%ige Schwefelsäure (bzw. das angesäuerte Wasser) elektrolytisch unter kathodischer Bildung von Wasserstoff
2 [mm] H^{+} [/mm] + 2 [mm] e^{-} [/mm] --> [mm] H_{2}
[/mm]
und anodischer Bildung von Sauerstoff
2 [mm] H_{2}O [/mm] --> 4 [mm] H^{+} [/mm] + [mm] O_{2} [/mm] + 4 [mm] e^{-}
[/mm]
zersetzt. Da für diese Elektrolyse eine höhere Spannung notwendig ist als für das Laden des Akkumulators, macht sich das Ende der Aufladung durch eine bedeutende Steigerung der Klemmenspannung bemerkbar. Man sagt, der Akku "gast".
Heutzutage schalten automatisierte Ladungsgeräte in diesem Fall den Strom ab.
Von nicht gasenden Akkumulatoren habe ich auch gehört, weiß aber nicht, wie diese funktionieren sollen. Vielleicht sind diese nur "gasdicht" ?
LG, Martinius
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