Aufgabensammlung für das Fach Chemie in der Schule

  Natriumchloridlösung (pH =7) an Platinelektroden und an Graphitelektroden, Faraday, Konzentrationselement

 

 

Aufgabe 1

Elektrolyse einer Natriumchloridlösung (pH =7) an Platinelektroden und an Graphitelektroden

 

Bei dem Ihnen demonstrierten Versuch verwendet man folgende Chemikalien und Meßgeräte:
0,5 mol/l Natriumchloridlösung, Platinelektroden, Graphitelektroden, Spannungsmesser, Strommesser

 

a) Beschreiben Sie den Versuch und Ihre Beobachtungen. Fertigen Sie eine Skizze des Versuchsaufbaus an.

 

b) Zeichnen Sie eine Strom-Spannungskurve für beide durchgeführte Elektrolysen und beschreiben Sie die Aussage der Graphen.

 

c) Diskutieren Sie die Frage, welche  Stoffe bei dieser Elektrolyse abgeschieden werden.

 

d) Erläutern und begründen Sie den Verlauf der Strom-Spannungskurve auch unter Berücksichtigung der Ergebnisse in c)

 

 

Aufgabe 3

Bestimmung der Ladung des  Zinnions.

 

Eine Lösung, die Zinnionen enthält, wird 20 min mit 0,5 A elektrolysiert. Dabei scheiden sich 0,1845g Zinn ab. Berechnen Sie die Ladung des Zinnions.  (Sn 118,6 u)

 

Aufgabe 4

Konzentrationselemente

 

Ein galvanisches Element besteht aus einer Silberhalbzelle (Ag/Ag+) und einer Kupferhalbzelle (Cu/Cu2+). Man baut dieses Element unter Standardbedinungen auf und variiert dann in zwei Versuchsreihen die Konzentrationen, zunächst die der Silberionen, dann die der Kupferionen. Man erhält folgende Ergebnisse:

 

Versuchsreihe 1: (Konzentration der Silberionen konstant 1 mol/l)

 

                                c(Cu2+)  (mol/l)                  U(V)

 

                                          1                              0,46

                                          0,1                           0,4895

                                          0,01                         0,519

                                          0,001                       0,5485

 

 

Versuchsreihe 2: (Konzentration der Kupferionen konstant 1 mol/l)

 

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

 

                                        1                                 0,46

                                        0,1                              0,401

                                        0,01                            0,342

                                        0,001                          0,283

 

Bei beiden Versuchsreihen bildet die Silberhalbzelle den + Pol.

 

a)Formulieren und begründen Sie die in beiden Halbzellen ablaufenden Reaktionen.

 

b)Analysieren Sie, warum in der einen Versuchsreihe die Spannung bei sinkender Konzentration der Cu2+ - Ionen steigt, während sie in der zweiten  Versuchsreihe bei sinkender Konzentration der Ag+ - Ionen sinkt.

 

c) Zeigen Sie die Gesetzmäßigkeit auf, die sich in dieser Versuchsreihe wiederspiegelt.

Meßergebnisse zu Aufgabe 1

 

 

Versuch 1: Elektrolyse einer 0,5 mol/l Natriumchloridlösung an Pt-Elektroden

 

Spannung (V)	0	0,2	0,4	0.6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
Strom (mA)	0	0	0	0	0,01	0,01	0,01	0,1	0,2	0,4	0,9

 

Spannung (V)	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0
Strom (mA)	1,8	3	4,2	5,4	6,6

 

 

Versuch 1: Elektrolyse einer 0,5 mol/l Natriumchloridlösung an  Graphit Elektroden-Elektroden

 

Spannung (V)	0	0,2	0,4	0.6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
Strom (mA)	0	0	0	0	0	0	0,01	0,01	0,01	0,1	0,1

 

Spannung (V)	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2
Strom (mA)	0,2	0,4	1,4	2,6	4	5,4