galvanische Elemente, Konzentrationsabhängigkeit, Faraday

 

Aufgabe 1

Versuchsauswertung: Zink in der wäßrigen Lösung seines Salzes

 

Bei diesem Experiment tauch man einen Zinkstab in ein Becherglas, das im unteren Teil  mit eine gesättigten Zinksulfatlösung ZnSO4 enthält, die vorsichtig mit destilliertem Wasser überschichtet wurde.

 

 

Nach einigen Stunden beobachtet man, daß sich am unteren Teil des Zinkstabes Zinkkristalle abscheiden.

 

a)     Beschreiben und begründen Sie die Vorgänge, die im atomaren Bereich ablaufen, wenn Zink in die wäßrige Lösung seines Salzes getaucht wird.

b)     Erklären und begründen Sie die Versuchsbeobachtungen und formulieren Sie die abgelaufenen Reaktionen.

 

Aufgabe 2

Konzentrationsabhängigkeit des elektrochemischen Potentials

 

Ein galvanisches Element ist aus einer Normalwasserstoffelektrode und einer Silberhalbzelle aufgebaut. Die Konzentration der Silberionen Ag+ wird dabei variiert. Man mißt die jeweilige Spannung zwischen den Elektroden. Hierbei bildet die Silberelektrode immer den positiven Pol.

 

Folgende Tabelle wird aufgestellt:

 

                                         c(Ag+)   (mol/l)                              U (V)

 

 Versuch 1                               1                                              0,81

 Versuch 2                                0.1                                          0,751

 Versuch 3                                0,01                                        0,692

 Versuch 4                                0,001                                      0,633

 

 

a)     Zeichnen Sie den Versuchsaufbau.

b)     Erläutern Sie die  potentialbildenden Vorgänge in der Wasserstoffelektrode

c)     Formulieren und begründen Sie die in den beiden Halbzellen ablaufenden Reaktionen, wenn man beide Elektroden mit einem Draht miteinander verbindet. Gehen Sie auch auf die Funktion des Diaphragmas ein.

d)     Begründen Sie  die Veränderung der Spannung mit abnehmender Konzentration der Silberionen.

e)     Formulieren Sie die Beziehung und erläutern Sie deren Aussage, die zwischen der Veränderung der Spannung und der Veränderung der Konzentration besteht.

f)      Wie groß war die Konzentration der H3O+-Ionen in der Wasserstoffhalbzelle des obigen galvanischen Elementes, wenn bei einer Konzentration von c(Ag    ) = 0,1 die gemessene Spannung 1,0 V betrug.

 

 

Aufgabe 3

galvanische Elemente

 

a)     Berechnen Sie die Spannung der galvanischen Elemente, die aus folgenden Redoxsystem aufgebaut sind:

 

Halbzellen	Konzentration 1. Halbzelle	Konzentration 2. Halbzelle
Cu/Cu2+//2Cl-/Cl2	c(Cu2+) = 0,5 mol/l	c(Cl-) = 0,6 mol/l
O2 + 2H2O/4 OH-//Ag/Ag+	c (OH-) = 0,08 mol/l	c(Ag+) = 0,03 mol/l
MnO4-/Mn2+//Ag/Ag+	c(MnO4-) = 0,2 mol/l c(Mn2+) = 0,0000001 mol/l pH = 1	c(Ag+) = 0,03 mol/l

 

b)     Begründen  Sie, welche Vorgänge ablaufen, wenn beide Elektroden durch einen Draht verbunden sind.

c)     Diskutieren Sie die Frage, wie sich die Spannung verändert, wenn man im ersten galvanischen Element

 

- die Konzentration der Kupferionen in der Kupferhalbzelle erhöht.

 

-  den Druck in der Sauerstoffhalbzelle erhöht.

 

 

Aufgabe 4

Faraday'sche Gesetze

 

a)     Welche Ladung hat das Bleiion, wenn ein Strom von 0,5 A in 15 min aus einer Bleisalzlösung 0,24135 g Blei abscheidet? (Pb 207,19 u)

b)     Eine 1 mol/l CuCl2 Lösung wird 30 min bei einem Strom von 15 A elektrolysiert. Wieviel g Kupfer und wieviel g Chlor werden abgescheiden? (Cu 63,5 u,  Cl 35,5 u)

 

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Zinkhalbzelle: - 0,768 Wasserstoffhalbzelle: - 0,84, Spannung -0,072