Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Wybierz odpowiednie podpisy do ogniw przedstawionych na rysunkach.

R1O4wLuixL1xH

Źródło: GroMar Sp.z o.o. opracowano na podstawie: M. Krzeczkowska, J. Loch, A. Mizera, Repetytorium chemia. Liceum – poziom podstawowy i rozszerzony, Warszawa – Bielsko-Biała 2010, licencja: CC BY-SA 3.0.

R1FPrcbxIhsyl

RuHfDzpb66cbQ1

Ćwiczenie 2

Która z przedstawionych reakcji zachodzi na katodzie akumulatora ołowiowego w czasie poboru prądu z akumulatora? Zaznacz poprawną odpowiedź.

${PbO}_{2} + {SO}_{4}^{2 -} \to {PbSO}_{4} + 2 e^{-}$
${PbO}_{2} + 4 H_{3} O^{+} + {SO}_{4}^{2 -} + 2 e^{-} \to {PbSO}_{4} + 6 H_{2} O$
$Pb \to {Fe}^{2 +} + 2 e^{-}$
${Pb}^{2 +} \to {Fe}^{4 +} + 2 e^{-}$

Ćwiczenie 3

Czy można zbudować ogniwo galwaniczne, mając do dyspozycji m.in. aluminiową puszkę po coca‑coli i drut miedziany? W przypadku pozytywnej odpowiedzi podaj schemat ogniwa, reakcje elektrodowe i sumaryczną reakcję w ogniwie oraz oblicz SEM ogniwa.

{E^{0}}_{Cu | {Cu}^{2 +}} = 0,337 V

{E^{0}}_{Al | {Al}^{3 +}} = - 1,698 V

R1brXHsb6Kcr8

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R1cm7rWJ4YMFy

Tak, można. Analizując wartości potencjałów $E^{0}$ półogniwa glinowego i miedziowego, stwierdzono, że anodą jest $Al | {Al}^{3 +}$ a katodą ${Cu}^{2 +} | Cu$ . Schemat ogniwa przyjmuje więc postać:

Al | {Al}^{3 +} ∥ {Cu}^{2 +} | Cu

A (-) Al \to {Al}^{3 +} + 3 e^{-} | \cdot 2

K (+) {Cu}^{2 +} + 2 e^{-} \to Cu | \cdot 3

Równania reakcji elektrodowych muszą być uzgodnione i stąd pojawiają się odpowiednie mnożniki.

2 Al + 3 {Cu}^{2 +} \to 2 {Al}^{3 +} + 3 Cu

SEM = {E^{0}}_{K} - {E^{0}}_{A} = 0,337 - (- 1,698) = 2,035 [V]

Ćwiczenie 4

Zbudowano ogniwo galwaniczne, które składa się z następujących półogniw:

Ag, AgCl | {Cl}^{-} E^{0} = 0,222 V

Pt | {Fe}^{2 +}, {Fe}^{3} E^{0} = 0,771 V

Na podstawie danych:

A. podaj schemat ogniwa;

B. oblicz SEM ogniwa.

R1bXfvKpy27fO

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R1bZIPHR1Nk48

Ag, AgCl | {Cl}^{-} ∥ {Fe}^{3 +}, {Fe}^{2 +} | Pt

SEM = 0,771 - 0,222 = 0,549 V

Ćwiczenie 5

Zbudowano dwa ogniwa, w których stężenia elektrolitów wynoszą $1 \frac{mol}{{dm}^{3}}$ :

ogniwo $I$ : zbudowane z półogniwa $Ni | {Ni}^{2 +}$ oraz półogniwa $Cu | {Cu}^{2 +}$ ;
ogniwo $II$ : zbudowane z półogniwa $Ni | {Ni}^{2 +}$ oraz półogniwa $Zn | {Zn}^{2 +}$ .

A. Zapisz schematy tych ogniw.
B. Oblicz siłę elektromotoryczną tych ogniw (warunki standardowe).
C. Wyjaśnij, jaką rolę (anody czy katody) spełnia półogniwo niklowe w tych ogniwach.

R1HN4cNtiaAAx

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R1YY0dO0Aj4kJ

Przypomnij sobie schemat ogniwa – czy pamiętasz, kiedy półogniwo pełni rolę katody, a kiedy anody?

Schematyczny zapis ogniwa zgodnie z konwencją sztokholmską:

(-) anoda | elektrolit anodowy | | elektrolit katodowy | katoda (+)

gdzie:

$| |$ – oznacza klucz elektrolityczny;

$|$ – oznacza powierzchnię styku między przewodnikiem jonowym (elektrolitem) a przewodnikiem elektronowym (katodą, anodą).

Wzór na obliczenie SEM:

SEM = (E_{I}^{0} - E_{II}^{0}) - \frac{2,303 R T}{z F} log \frac{[M e_{II}^{z +}]}{[M e_{I}^{z +}]}

Ogniwo $I$ :

(-) Ni | {Ni}^{2 +} ∥ {Cu}^{2 +} | Cu (+)

Ogniwo $II$ :

(-) Zn | {Zn}^{2 +} ∥ {Ni}^{2 +} | Ni (+)

{SEM}_{I} = 0,34 - (- 0,26) = 0,60 V

{SEM}_{II} = (- 0,26) - (- 0,76) = 0,50 V

W ogniwie $I$ półogniwo niklowe jest anodą.
W ogniwie $II$ półogniwo niklowe jest katodą.

Ćwiczenie 6

Korzystając z szeregu napięciowego metali, określ, która reakcja zachodzi samorzutnie.

${ZnSO}_{4} + Cu \to$
${AlCl}_{3} + Fe \to$
${CuSO}_{4} + Fe \to$

Następnie zaprojektuj ogniwo, w którym można przeprowadzić tę reakcję, podając jego schemat. Oblicz SEM tego ogniwa.

REkKYtfxnMkUc

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R19zXXzrGvm0f

Schematyczny zapis ogniwa zgodnie z konwencją sztokholmską:

(-) anoda | elektrolit anodowy | | elektrolit katodowy | katoda (+)

gdzie:

$| |$ – oznacza klucz elektrolityczny;

$|$ – oznacza powierzchnię styku między przewodnikiem jonowym (elektrolitem) a przewodnikiem elektronowym (katodą, anodą).

Wzór na obliczenie SEM:

SEM = E_{K} - E_{A} = E_{I}^{0} - E_{II}^{0} - \frac{2,303 R T}{z F} \log \frac{[M e_{II}^{z +}]}{[M e_{I}^{z +}]}

Trzecia reakcja zachodzi samorzutnie.

{CuSO}_{4} + Fe \to {FeSO}_{4} + Cu

Schemat ogniwa i obliczenie SEM:

(-) Fe | {Fe}^{2 +} | | {Cu}^{2 +} | Cu (+)

Anoda:

Fe \to {Fe}^{2 +} + 2 e^{-}

Katoda:

{Cu}^{2 +} + 2 e^{-} \to Cu

SEM = 0,34 - (- 0,44) = 0,78 V

Ćwiczenie 7

RqFlh7TPGKIgn

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R114WvBXNkPWY

Zapisz równanie reakcji pomiędzy solą ołowiu $(II)$ a metalicznym cynkiem. Następnie ułóż proporcję, korzystając z mas molowych. Oblicz ilość gramów cynku.

Po wrzuceniu kawałka blaszki cynkowej do roztworu soli ołowiu $(II)$ , zachodzi reakcja wypierania ołowiu z jego soli:

{PbX}_{2} + Zn \to Pb + {ZnX}_{2}

Następnie układamy proporcję z wykorzystaniem mas molowych cynku i ołowiu:

1 mol Zn — 1 mol Pb

65,39 g — 207,2 g

x — 5,175 g

i obliczamy niewiadomą $x$ .

x = \frac{5,175 g \cdot 65,39 g}{207,2 g} = 1,633 g

Do roztworu przejdzie $1,633 g$ jonów cynku.

Ćwiczenie 8

Szereg napięciowy metali

Elektroda	$E^{0}$ $[V]$
$Zn / {Zn}^{2 +}$	$- 0,76$
$Sn / {Sn}^{2 +}$	$- 0,14$
$Pb / {Pb}^{2 +}$	$- 0,13$
$Ni / {Ni}^{2 +}$	$- 0,26$
$Na / {Na}^{+}$	$- 2,71$
$Mn / {Mn}^{2 +}$	$- 1,19$
$Mg / {Mg}^{2 +}$	$- 2,37$
$Li / {Li}^{+}$	$- 3,04$
$K / K^{+}$	$- 2,93$
$Hg / {Hg}^{2 +}$	$0,85$
$H_{2} / H_{3} O^{+}$	$0$
$Fe / {Fe}^{2 +}$	$- 0,44$
$Cu / {Cu}^{2 +}$	$0,34$
$Cr / {Cr}^{3 +}$	$- 0,74$
$Ca / {Ca}^{2 +}$	$- 2,87$
$Au / {Au}^{3 +}$	$1,5$
$Au / {Au}^{+}$	$1,7$
$Ag / {Ag}^{+}$	$0,8$
$Cr / {Cr}^{2 +}$	$- 0,91$

Indeks dolny Źródło: Szereg napięciowy metali, Wikipedia; https://pl.wikipedia.org/wiki/Szereg_napięciowy_metali (dostęp 29.04.2021). Indeks dolny koniec

Wybrane wartości potencjałów standardowych

Reakcja połówkowa redukcji	$E^{0}$ $[V]$
$F_{2} + 2 e^{-} \to 2 F^{-}$	$+ 2,87$
${Ag}^{2 +} + e^{-} \to {Ag}^{+}$	$+ 1,98$
${Co}^{3 +} + e^{-} \to {Co}^{2 +}$	$+ 1,81$
${Au}^{+} + e^{-} \to Au$	$+ 1,69$
${Ce}^{4 +} + e^{-} \to {Ce}^{3 +}$	$+ 1,61$
${Mn}^{3 +} + e^{-} \to {Mn}^{2 +}$	$+ 1,51$
${Sn}^{4 +} + 2 e^{-} \to {Sn}^{2 +}$	$+ 0,15$
$2 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} \to H_{2} + 2 H_{2} O$	$0$ , z definicji
${Pb}^{2 +} + 2 e^{-} \to Pb$	$- 0,13$
${Sn}^{2 +} + 2 e^{-} \to Sn$	$- 0,14$

Indeks dolny Źródło: Potencjał standardowy, Wikipedia; https://pl.wikipedia.org/wiki/Potencjał_standardowy (dostęp 29.04.2021). Indeks dolny koniec

R46LXkEImTQUB

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RTltbTAvESil5

W pierwszej kolejności należy ustalić wartości potencjałów każdej z elektrod. W przypadku elektrody żelaznej, do odczytania wartości potencjału używamy szeregu napięciowego metali.

E_{Fe | {Fe}^{2 +}} = - 0,44 V

W przypadku elektrody platynowej, wartość potencjału odczytujemy z szeregu standardowych potencjałów reakcji redoks, ponieważ stosunek stężenia jonów obecnych w roztworze ${Sn}^{4 +}$ do stężenia ${Sn}^{2 +}$ równa się $1$ , dlatego:

E_{{Sn}^{2 +} | {Sn}^{4 +}} = 0,15 V

Następnie obliczamy wartość SEM ogniwa:

SEM = E_{{Sn}^{2 +} | {Sn}^{4 +}} - E_{Fe | {Fe}^{2 +}}

SEM = 0,15 V - (- 0,44 V) = 0,59 V

Siła elektrochemiczna ogniwa wynosi $0,59 V$ .

Animacja

Dla nauczyciela