Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

RK6C7maqaX1sz11

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

R1PYPkocUp4lo

Ćwiczenie 2

Zaznacz poprawną odpowiedź.

RWG9hkRKFOzp1

Ćwiczenie 3

Poniżej podano schematy różnych półogniw.

$Pt | {Fe}^{2 +}, {Fe}^{3 +}$
$Pt | {Cl}^{-} | {Cl}_{2}$
$Pt | H_{2} | H_{3} O^{+}$
$Cu | {Cu}^{2 +}$
$Ag, AgCl | {Cl}^{-}$

Określ typ każdego półogniwa (ze względu na uczestnictwo elektrody w reakcji elektrodowej).

R1N2FULS5AHWc

Półogniwa można podzielić na takie, w których elektroda bierze udział w reakcji elektrodowej (półogniwa metaliczne i $II$ rodzaju), oraz takie, w których elektroda nie bierze udziału w reakcji elektrodowej (półogniwa redoks i gazowe).

redoks
gazowe
gazowe
metaliczne
$II$ rodzaju

Ćwiczenie 4

Wiedząc, że półogniwa można podzielić na odwracalne względem kationu ( $I$ rodzaju) oraz odwracalne względem anionu ( $II$ rodzaju), podaj po jednym przykładzie takiego półogniwa.

R1K8vJcUwu1QE

RWTggrM4dkqmH

Półogniwa $I$ rodzaju to najprostsze półogniwa, które powstają przez wprowadzenie elektrody metalicznej do roztworu soli zawierającej kationy tego metalu.

Półogniwa $II$ rodzaju składają się z metalu pokrytego porowatą warstwą nierozpuszczalnej soli tego metalu i zanurzonego w roztworze, który zawiera jony wspólne z solą trudno rozpuszczalną.

$I$ np. $Pt | {Fe}^{2 +}, {Fe}^{3 +}, Pt | H_{2} | H_{3} O^{+}$ lub $Cu | {Cu}^{2 +}$

$II$ np. $Ag, AgCl | {Cl}^{-}$

RsCKDhhmaRnOz2

Ćwiczenie 5

Wiedząc, że półogniwa można podzielić na te, w których elektroda bierze udział w reakcji elektrodowej, oraz te, w których elektroda nie bierze udziału w reakcji elektrodowej, przyporządkuj poniższe półogniwa do odpowiedniej grupy. elektroda bierze udział w reakcji elektrodowej Możliwe odpowiedzi: 1.

Ag, AgCl | {Cl}^{-}

, 2.

Pt | H_{2} | H_{3} O^{+}

, 3.

Pt | {Fe}^{2 +}, {Fe}^{3 +}

, 4.

Pt | {Cl}^{-} | {Cl}_{2}

, 5.

Cu | {Cu}^{2 +}

elektroda nie bierze udziału w reakcji elektrodowej Możliwe odpowiedzi: 1.

Ag, AgCl | {Cl}^{-}

, 2.

Pt | H_{2} | H_{3} O^{+}

, 3.

Pt | {Fe}^{2 +}, {Fe}^{3 +}

, 4.

Pt | {Cl}^{-} | {Cl}_{2}

, 5.

Cu | {Cu}^{2 +}

Ćwiczenie 6

Zaprojektuj doświadczenie, którego celem jest potwierdzenie faktu, że cynk jest bardziej aktywny od niklu. W tym celu narysuj schematyczny rysunek oraz zapisz obserwacje i wnioski. Wodne roztwory soli niklu są zielone.

RlX991uBQ13yz

RQNnuAmW5UCNv

Półogniwa, w których elektroda bierze udział w reakcji elektrodowej to półogniwa metaliczne i $II$ rodzaju, natomiast półogniwa, w których elektroda nie bierze udziału w reakcji elektrodowej, to półogniwa redoks i gazowe.

RfeVduiAl4ggd

Na ilustracji jest probówka z N i C l 2 . Zawartość probówki jest jasnozielona. Dodano opiłki Zn. Obok jest równanie reakcji: Z n + N i C l 2 ⟶ Z n C l 2 + N i . — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Obserwacja: zanika zielone zabarwienie roztworu.

Wnioski: zachodzi reakcja:

Zn + {NiCl}_{2} \to {ZnCl}_{2} + Ni

Cynk jest aktywniejszy od niklu.

(Projektując doświadczenie, w którym kawałki niklu wprowadzono np. do roztworu wodnego ${ZnCl}_{2}$ , nie obserwuje się żadnych zmian; reakcja nie zachodzi.)

Ćwiczenie 7

Siła elektromotoryczna poniższego ogniwa wynosi $0,60 V$ (warunki standardowe):

$(-)$ $Cr | {Cr}^{3 +} || {Pb}^{2 +} | Pb$ $(+)$

A. Napisz równania reakcji zachodzących na elektrodach (w półogniwach).

B. Oblicz potencjał standardowy półogniwa chromowego $Cr | {Cr}^{3 +}$ , jeśli potencjał półogniwa ołowiowego $E_{{Pb}^{2 +} | Pb}^{0} = - 0, 14 V$ .

R10VXAQ2xBJud

R11vX5NPqRsm4

Potencjał standardowy półogniwa chromowego należy obliczyć przekształcając poniższy wzór:

SEM = E^{0} = E_{Pb}^{0} - E_{Cr}^{0}

A. Reakcje zachodzące na elektrodach:

Anoda:

2 Cr \to 6 e^{-} + 2 {Cr}^{3 +}

Katoda:

3 {Pb}^{2 +} + 6 e^{-} \to 3 Pb

B. Wielkość przepływu prądu (SEM) to różnica potencjałów elektrochemicznych elektrod. Znając wartość SEM oraz potencjał jednego z półogniw, możemy obliczyć potencjał drugiego półogniwa.

{E^{0}}_{{Cr}^{3 +} | Cr} - S E M = - 0,14 V - 0,60 V = - 0,74 V

Ćwiczenie 8

Zbudowano ogniwo złożone z dwóch półogniw redoks. Zdecyduj, jakie reakcje będą zachodziły na anodzie, a jakie na katodzie. Zapisz równanie reakcji katodowej i anodowej oraz sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w czasie pracy ogniwa.

Półogniwo	Równanie połówkowe	Potencjał standardowy
$I .$	${Cr}^{3 +} + e^{-} ⇄ {Cr}^{2 +}$	$- 0,42 V$
$II .$	${MnO}_{2} + 4 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} ⇄ {Mn}^{2 +} + 6 H_{2} O$	$+ 1,23 V$

Półogniwo	Równanie połówkowe	Potencjał standardowy
$I .$	${Cl}_{2} + 2 e^{-} ⇄ 2 {Cl}^{-}$	$+ 1,36 V$
$II .$	${SO}_{4} + H_{2} O + 2 e^{-} ⇄ {SO}_{3}^{2 -} + 2 {OH}^{-}$	$-,94 V$

RzQ4nyiEGCVyE

RXepvJdhGC5qG

A. Reakcja katodowa:

{MnO}_{2} + 4 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} ⇄ {Mn}^{2 +} + 6 H_{2} O

Reakcja anodowa:

2 {Cr}^{2 +} \to 2 {Cr}^{3 +} + 2 e^{-}

Sumaryczne równanie reakcji:

{MnO}_{2} + 4 H_{3} O^{+} + 2 {Cr}^{2 +} \to 2 {Cr}^{3 +} + {Mn}^{2 +} + 6 H_{2} O

B. Reakcja katodowa:

{Cl}_{2} + 2 e^{-} \to 2 {Cl}^{-}

Reakcja anodowa:

{SO}_{3}^{2 -} + 2 {OH}^{-} \to {SO}_{4}^{2 -} + 2 H_{2} O + 2 e^{-}

Sumaryczne równanie reakcji:

{SO}_{3}^{2 -} + 2 {OH}^{-} + {Cl}_{2} \to {SO}_{4}^{2 -} + H_{2} O + 2 {Cl}^{-}

Ćwiczenie 9

Potencjał półogniwa $E_{M e / M e^{n +}}$ w warunkach innych niż standardowe można obliczyć za pomocą wzoru Nernsta, który w uproszeniu dla półogniwa metalicznego, można zapisać:

E_{M e | M e^{n +}} = E_{M e | M e^{n +}}^{0} + \frac{2,303 R T}{z F} \log [M e^{n +}]

gdzie $E_{M e | M e^{n +}}$ jest potencjałem półogniwa w warunkach standardowych, $R$ to stała gazowa, $F$ to stała Faradaya, $z$ to liczba elektronów wymienianych w procesie elektrodowym, a $[M e^{n +}]$ to stężenie molowe jonów metalu w roztworze.

A. Oblicz potencjał półogniwa $Pb | {Pb}^{2 +}$ w temperaturze $303 K$ i przy stężeniu jonów ołowiu( $II$ ) równym $0,01 \frac{mol}{{dm}^{3}}$ .

B. Oblicz potencjał półogniwa $Fe | {Fe}^{3 +}$ w temperaturze $293 K$ , jeśli stężenie jonów żelaza( $III$ ) w roztworze wynosi $0,001 \frac{mol}{{dm}^{3}}$ .

RecjIbBmMHGBT

RDQSse9EJCJcQ

$R$ - stała gazowa ( $8,314 \frac{J}{mol \cdot K}$ ), $F$ - stała Faradaya ( $96 500 \frac{C}{mol}$ ), $z$ - liczba elektronów biorących udział w reakcji elektrodowej.

Potencjał standardowy półogniwa ołowiowego wynosi $- 0,13$ , a półogniwa żelazowego $+ 0,77$ .

E_{Pb | {Pb}^{2 +}} = - 0,13 V + \frac{2,303 \cdot 8,314 \frac{J}{mol \cdot K} \cdot 303 K}{2 \cdot 96500 \frac{C}{mol}} \log (0,01)

E_{Pb | {Pb}^{2 +}} = - 0,13 V + 0,030 \cdot (- 2) = - 0,19 V

E_{Fe | {Fe}^{3 +}} = + 0,77 V + \frac{2,303 \cdot 8,314 \frac{J}{mol \cdot K} \cdot 293 K}{3 \cdot 96500 \frac{C}{mol}} \log (0,001)

E_{Fe | {Fe}^{3 +}} = + 0,77 V + 0,019 \cdot (- 3) = 0,71 V

Ćwiczenie 10

Obok przedstawiono schematyczne rysunki pewnych półogniw.

Zapoznaj się z opisem rysunku pewnych półogniw.

R12vK3ySY13AT

Na ilustracji są cztery probówki zatkane korkiem. W pierwszej jest od dołu: kwas, następnie gazowy wodór pod blaszką platynową i blaszka platynowa. W drugiej: roztwór chlorku potasu, następnie blaszka srebrna, na której jest warstwa chlorku srebra jeden. Trzecia probówka: roztwór zawierający kationy cyny dwa i kationy cyny cztery, w roztworze jest blaszka platynowa. Czwarta probówka: roztwór zawierający kationy żelaza dwa, w roztworze umieszczona jest blaszka żelazna. — Schemat doświadczenia
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Dla każdego półogniwa zapisz jego schemat, reakcję elektrodową oraz jego typ.

R14664Ye1efwF

RZwJ9Ih7E4m2z

$Pt | H_{2} | H_{3} O^{+}$

2 H_{3} O^{+} + 2 e^{-} ⇄ H_{2} + 2 H_{2} O

– półogniwo gazowe

$Ag, AgCl | {Cl}^{-}$

AgCl + e^{-} ⇄ {Ag}_{(s)} + {Cl}^{-}

– półogniwo

II

rodzaju

$Pt | {Sn}^{2 +}, {Sn}^{4 +}$

{Sn}^{2 +} ⇄ {Sn}^{4 +} + 2 e^{-}

– półogniwo redoks

$Fe | {Fe}^{2 +}$

Fe ⇄ {Fe}^{2 +} + 2 e^{-}

– półogniwo metaliczne (

I

rodzaju)

Animacja

Dla nauczyciela