Lösungsvorschläge zu den abschließenden Aufgaben (Thema: NERNSTsche Gleichung)
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- Käte Hausler
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1 Lösungsvorschäge zu den abschießenden Aufgaben (Thema: NERNSTsche Geichung Nr. : Eisen reduziert as unederes Meta die Siber-Ionen. Das Siber schägt sich auf der Eisenwoe nieder. Fe Fe e Ag e Ag Nr. In der Spannungsreihe stehen diejenigen Redoxsysteme oben, die ein hohes Bestreben zeigen, e abzugeben (gute Reduktionsmitte, stark negatives Redox- Potentia. Im ersten Versuch geben Br (aus KBr e an C ab und reduzieren dieses zu C. Das System Br Br e muss in der Redoxreihe aso über dem System C C e stehen. Durch ähniche Überegungen geangt man zu fogender Redoxreihe: S - S e I I e Br Br e C C e Nr. 4 Es findet eine Redoxreaktion statt, bei der die Siberionen des Sibersufids wieder zu eementarem Siber reduziert werden. Ag A Ag A Das Sazwasser dient dabei as Eektroytösung. Nr. 5 a I I e E 0 = 0,54V C C e E 0 = 1,6V (niedriges Redoxpotentia steht, zu einem System fießen, das weiter unten steht. Iodid kann aso Chor bei Standardbedingungen reduzieren (oder, wie in der Aufgabe formuiert: Chor kann Iodid oxidieren. Nr 5 b H H O H O e E 0 = 0,00 V Ag Ag e E 0 = 0,80 V (niedriges Redoxpotentia steht, zu einem System fießen, das weiter unten steht. Die Oxoniumionen sind fogich nicht in der Lage dem weiter unten stehenden Siber die Eektronen zu entreißen.
2 Nr. 6 Es iegt eine Art Konzentrationskette vor. Die Konzentration der Zink-Ionen nimmt aufgrund der Versuchsanordnung von unten nach oben stark zu. Die Redoxgeichung Zn Zn e ist daher oben nach rechts verschoben: Zn Zn e Unten, wo die Konzentration der Zn -Ionen hoch ist, iegt das GG weiter inks: Zn e Zn Dadurch biden sich die Naden aus eementarem Zink am unteren Ende des Zn- Stabes (Reduktion von Zn -Ionen. Weiter oben öst sich der Zinkstab dagegen auf (Oxidation des Zn-Stabes.
3 Nr. 11 Es git: U L = E A E D. Nachdem U L = 0, muss geten E A = E D Standardpotentiae: E 0 (Co/Co = -0,8 V E 0 (Ni/Ni = - 0,5 V [Hier ist es eigentich ega, weche die Akzeptor- und weches die Donatorhabzee ist, wei sich ja keine Potentiadifferenz feststeen ässt, aber bei Standardbedingungen wäre die Nicke-Habzee die Akzeptor-Habzee und die Kobat-Habzee die Donator-Habzee] Anwendung der Nernstschen Geichung: E = E 0 z c( Ox g c( Red ED( Co / Co = 0,7V E ( Co / Co = 0,0V D g { 0,1 } Nachdem git E A = E D (s. oben fogt: c( Ni { c( Ni } = c( Ni { c( Ni } EA( Ni / Ni = 0,5V g 0,0V = 0,5V g{ c( Ni } 0,05V = g{ c( Ni } : x 1,69 = g ,69 = 0,0 0,5V
4 Nr. 1 In der Angabe hat sich ein Feher eingeschichen! Es muss heißen E(Cr /Cr O 7 - anstatt E(Cr /Cr O 7! Anwendung der Nernstschen Geichung ergibt: (Achtung: Es müssen die Konzentrationen aer beteiigten, geösten Stoffe eingesetzt werden! Aso auch die der Oxoniumionen! Koeffizienten werden zu Exponenten! Cr 1 H O Cr O 7-14 H O E 0 = 1, V 14 c( CrO 7 c ( HO E ( Cr / CrO 7 = 1, g 6 c ( Cr Da in der Aufgabe Standardbedingungen gegeben sind (außer dem ph-wert ergibt sich für c(cr O - 7 und c (Cr jeweis 1. Wandet man nun den ph-wert nach fogender Geichung in eine Oxoniumionenkonzentration um ph = - g{c(h O } ergeben sich z.b. fogende Werte: 14 1 { c (10 } = 1, V E( bei ph = 1 = 1,V g 6 19 E( bei ph 14 4 = 4 = 1,V g c (10 6 = 0, 77 { } V E (V 1,5 1,0 1, 1,19 0,77 0,5 0,5 1 5 ph
5 Nr. 14 Bei Zugabe von Sazsäure würde die Permanganat-Ionen von den Chorid-Ionen reduziert werden. Es äge dann keine Permangant-Lsg. mehr vor, sondern eine Mn - Lsg. C C e E 0 = 1,6 V Mn 1 H O MnO 4 8 H O E 0 = 1,51 V Nr. 15 Fe Fe e E 0 = - 0,41 V H H O H O e E 0 = 0,00 V Beim Standardpotentia gehen ae Konzentrationen mit dem Wert 1 / in die Nernstsche Geichung ein. Daher ist beim Standardpotentia der Wasserstoffeektrode E 0 (H / H O der ph-wert = 0. (Es git ph = -g{c(h O }. Wenn c(h O = 1 = 10 0 fogt daraus ph = 0 (niedriges Redoxpotentia steht, zu einem System fießen, das weiter unten steht. Eisen öst sich bei einem ph-wert von 0 aso auf jeden Fa in Säure auf. Dies geschieht erst nicht mehr, wenn die Konzentration der H O -Ionen so gering ist, dass das Standardpotentia E 0 (H / H O niedriger as 0,41 V ist. 0,41V 1,89 g 1,6 x10 1,1 x10 0, V g{ c ( HO } x { c ( H O } 10 c ( H O c( H O : Beträgt die Konzentration der Oxoniumionen weniger as ca. 1x10-7 / (entspricht einem ph-wert von 7, fät das Redoxpotentia (H / H O unter 0,41 V. Damit ist eine Aufösung von Eisen nicht mehr mögich. Eisen öst sich in Säuren (ph 7, nicht jedoch im Neutraen (ph = 7 oder in Basen (ph 7.
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