Aufgabensammlung für das Fach Chemie in der Schule

Redoxsysteme - galvanische Elemente - Potentiale

 

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Aufgabe 1

Redoxsysteme

Bei dem Ihnen demonstrierten Experiment werden folgende Chemikalien benutzt:

Eisen und Kupfer, Eisensulfatlösung (FeSO4) und Kupfersulfatlösung(CuSO4), H2O

 

a) Fertigen Sie ein vollständiges  Versuchprotokoll der demonstrierten Versuche   an.

 

b) Werten Sie  die Versuche hinsichtlich der Versuchsbeobachtungen aus und interpretieren Sie sie insbesondere in Hinblick auf die Eigenschaften der verwendeten Stoffe als Oxidations- und Reduktionsmittel. Welcher Stoff hat das positivere Potential?

 

 

 Aufgabe 2

galvanische Elemente

 

Ein galvanische Element besteht aus einer Wasserstoffhalbzelle und einer Kupferhalbzelle. Dieses Element wird zunächst unter Standardbedingungen aufgebaut.

 

a) Zeichnen Sie das beschriebene galvanische Element. Beschriften Sie die Zeichnung sorgfältig und geben Sie alle verwendeten Stoffe an.

 

b) Formulieren Sie die potentialbildenden Vorgänge in Reaktionsgleichungen (Redoxteilgleichungen)

 

c) Erläutern Sie, wie und  warum die potentialbildenden Vorgänge an beiden Elektroden (besonders Wasserstoffelektrode) ablaufen. Welche Spannung zeigt die Halbzelle? Wo ist der Plus- wo der Minuspol? Welche Funktion hat das Diaphragma?

 

 d) Welche Reaktionen laufen ab, wenn die beiden Halbzellen durch einen Draht miteinander verbunden werden? Wie ändern sich dann die Konzentrationen der Lösung? Begründen Sie Ihre Darlegungen.

 

e) Man senkt die Konzentration der Wasserstoffionen in der Wasserstoffhalbzelle auf c (H3O+) = 0,01 mol/l. Die Spannung steigt. Erläutern  und begründen Sie diese Beobachtung und berechnen Sie die Spannung.

 

Aufgabe 3

Potentiale

 

Berechnen Sie die Spannung der folgenden galvanische Elemente, geben Sie an, wo der Plus- und der Minuspol ist  und welche Reaktionen jeweils an den Elektroden ablaufen:

 

1. Halbzelle	variierte Konz.	2. Halbzelle	variierte Konz.	Spannung
Zn/Zn2+	c(Zn2+) = 0,04	Pb/Pb2+	c(Pb2+)= 0,6
H2/2H3O+	pH=6	Ag/Ag+	c(Ag+)= 0,05
Au/Au3+	c(Au3+)= 0,03	2Cl-/Cl2	c(Cl-) =0,5
4 OH-/O2	c(OH-)= 0,1	Zn/Zn2+	c(Zn2+)=0,004

 

Achte beim Einsetzen der Konzentrationen in die Nernst'sche Gleichung darauf, welches die reduzierte und die oxiderte Form ist.