Übung 10 (Redox-Gleichgewichte und Elektrochemie)

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1 Übung 10 (Redox-Gleichgewichte und Elektrochemie) Verwenden Sie neben den in der Aufgabenstellung gegebenen Potenzialen auch die Werte aus der Potenzial-Tabelle im Mortimer. 1. Ammoniak kann als Oxidationsmittel (OM), Reduktionsmittel (RM), Säure (S) oder Base (B) wirken. Bestimmen Sie die Funktion des Ammoniaks in den folgenden Gleichungen. i) 2 NH Cl 2 N HCl ii) Na + NH 3 NaNH H 2 iii) NH 3 + H 2 O + CO 2 NH 4 HCO 3 iv) NH 3 + LiCH 3 LiNH 2 + CH 4 i) OM, ii) RM, iii) S, iv) B i) RM, ii) OM, iii) S, iv) B i) OM, ii) RM, iii) B, iv) S i) RM, ii) OM, iii) B, iv) S 2. Die folgenden Redoxgleichungen zur Herstellung verschiedener Elemente sind stöchiometrisch nicht ausgeglichen. Vervollständigen Sie die Gleichungen. Formulieren Sie dazu auch jeweils Teilgleichungen für die Oxidation und Reduktion. a) As 2 O 3 + NO 3 - H 3 AsO 4 + N 2 O 3 (saure Lösung) b) MnO H 2 O 2 Mn 2+ + O 2 (saure Lösung) 2- c) Cr(OH) 3 + H 2 O 2 CrO 4 + H 2 O (alkalische Lösung)

2 3. Prüfungsaufgabe W2013 Gegeben ist folgende galvanische Zelle: E (Cr 3+ / Cr) = V E (Fe 3+ / Fe) = V Dazu werden folgende sechs Aussagen gemacht. Genau zwei dieser Aussagen sind falsch. Markieren Sie diese. (Nehmen Sie für beide Halbzellen Standardbedingungen an.) Die Cr 3+ / Cr - Elektrode ist die Anode. Die Elektronen fliessen beim Entladeprozess durch den Leitungsdraht von der Fe 3+ / Fe -Elektrode zur Cr 3+ / Cr -Elektrode. Die Cr 3+ / Cr - Elektrode ist der Minuspol der Zelle. Im Laufe des Entladeprozesses wird Fe zu Fe 3+ oxidiert. Die Fe 3+ / Fe - Elektrode ist der Pluspol der Zelle. Die Fe 3+ / Fe - Elektrode ist die Kathode. 4. Prüfungsaufgabe S2013 Gegeben sind folgende Standardreduktionspotenziale: AgCl + e Ag + Cl E = V Cl e 2 Cl E = V Wie gross sind E, G und S für die folgende Reaktion bei 25 C? 2 Ag (s) + Cl 2 (g) 2 AgCl (s) H = kj mol -1

3 5. Prüfungsaufgabe S2012 a) Wie ändert sich das Elektrodenpotenzial für die Halbreaktion M 2+ (aq) + 2 e M (s) wenn die Metallionenkonzentration i) halbiert wird? ii) verzehnfacht wird? b) Die folgende Redoxreaktion läuft in saurer Lösung ab: Zn + NO 3 Zn 2+ + NH 4 + E (Zn 2+ / Zn) = V ; E (NO 3 / NH 4 + ) = V i) Formulieren Sie eine stöchiometrisch korrekte Gleichung. ii) Berechnen Sie das Standardreaktionspotenzial und die Gleichgewichtskonstante der Reaktion bei 298 K. 6. Prüfungsaufgabe S2014 a) Einige Metalle können mit Salzsäure HCl (aq) ( c 1 M) reagieren. Geben Sie für folgende Reaktionen an, ob diese in wässriger Lösung bei 25 C spontan oder nicht spontan sind. Formulieren Sie für die spontanen Reaktionen stöchiometrisch korrekte Reaktionsgleichungen. Bei Reaktionen, die nicht spontan ablaufen, ist der Reaktionspfeil durchzustreichen. E (Al 3+ /Al) = V; E (Ag + /Ag) = V; E (Mn 2+ /Mn) = V; E (Bi 3+ /Bi) = V i) Al + HCl (aq) ii) Ag + HCl (aq) iii) Mn + HCl (aq) iv) Bi + HCl (aq)

4 b) Die folgende Redoxreaktion läuft in saurer Lösung ab: Cr 2 O I Cr 3+ + IO 3 ph 0: E (Cr 2 O 7 2- / Cr 3+ ) = V ; E (IO 3 / I ) = V i) Formulieren Sie eine stöchiometrisch korrekte Gleichung. ii) Berechnen Sie das Standardreaktionspotenzial E, die Gleichgewichtskonstante K und die Gibbsenergie r G bei T = 298 K. F = As mol Prüfungsaufgabe W2015 a) Die folgende Redoxreaktion läuft in saurer Lösung ab: MnO 4 + Fe 2+ Fe 3+ + Mn 2+ ph 0: E (MnO 4 / Mn 2+ ) = V ; E (Fe 3+ / Fe 2+ ) = V i) Formulieren Sie eine stöchiometrisch korrekte Redoxgleichung. ii) Berechnen Sie das Standardreaktionspotenzial E, die Gleichgewichtskonstante K und die Gibbsenergie r G bei T = 298 K. F = As mol -1 ; R = J K -1 mol -1 b) i)berechnen Sie das Potenzial einer Wasserstoffelektrode E (H + / H 2 ) unter folgenden Bedingungen: T = 298 K ; p(h 2 ) = 1 bar ; ph 3 ii) Das Standardpotenzial einer Bleielektrode beträgt E (Pb 2+ / Pb ) = 0.13 V. Verhält sich die Standard-Bleielektrode gegenüber der Standard- Wasserstoffelektrode als Anode oder als Kathode? Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der spontanen Reaktion.

5 iii) Verhält sich die Standard-Bleielektrode gegenüber der unter i) beschriebenen Wasserstoffelektrode als Anode oder als Kathode? (Reaktionsgleichung?) c) Welche bleihaltigen Produkte werden beim Aufladen eines Bleiakkumulators gebildet? nur Pb(s) nur PbO 2 (s) nur PbSO 4 (s) PbO 2 (s) und PbSO 4 (s) Pb(s) und PbO 2 (s) 8. Prüfungsaufgabe S2015 a) In einer elektrochemischen Zelle läuft folgende Reaktion ab: Sn 2+ (aq) + Mn (s) Sn (s) + Mg 2+ (aq) E (Sn 2+ /Sn) = 0.14 V E (Mn 2+ /Mn) = 1.18 V F = As mol 1 R = J K mol 1 i) Berechnen Sie das Standardpotenzial und die Gleichgewichtskonstante der Reaktion bei T = 298 K. ii) Berechnen Sie das Potenzial der Zelle unter folgenden Bedingungen c (Sn 2+ ) = M ; c (Mn 2+ ) = 2.00 M b) Formulieren Sie eine stöchiometrisch korrekte Gleichung für folgende Reaktion in basischer Lösung. H 2 O 2 + ClO 2 ClO 2 + O 2

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