Ćwiczenie zapisu równań reakcji zachodzących w ogniach

Polecenie 1

Zapoznaj się z poniższymi przykładami zadań związanymi z reakcjami, które zachodzą na ogniwach.

Zapis równań reakcji

Przykład 1

Zapisz równania reakcji zachodzące w ogniwie o schemacie:

(-)   Ni|Ni2+||Cu2+|Cu   (+)

AnodąanodaAnodą (-) jest półogniwopółogniwopółogniwo Ni|Ni2+, na którym zachodzi reakcja utlenianiautlenianieutleniania. KatodąkatodaKatodą (+) jest półogniwo Cu|Cu2+, na którym zachodzi reakcja redukcjiredukcjaredukcji.

A(-)   NiNi2++2 e-
K(+)   Cu2++2 e-Cu

Sumaryczne równanie reakcji, które zachodzi w ogniwie, otrzymuje się dodając stronami reakcje zachodzącą na anodzie i katodzie:

Ni+Cu2+Ni2++Cu
Przykład 2

Zapisz równania reakcji zachodzące w ogniwie o schemacie:

(-)   Pt | I2,I-||MnO4-,Mn2+,H3O+|Pt   (+)

Jest to ogniwo redoks. Anodą (-) jest półogniwo Pt | I2,I-, na którym zachodzi reakcja utleniania, zaś katodą (+) jest półogniwo Pt | Mn2+,MnO4-,H3O+, gdzie zachodzi reakcja redukcji.

A(-)   2 I-I2+2 e-
K(+)   MnO4-+8 H3O++5 e-Mn2++12 H2O

Liczba elektronów, oddanych przez reduktorreduktorreduktor i przyjętych przez utleniaczutleniaczutleniacz, musi być jednakowa, dlatego należy dokonać bilansu elektronowo‑jonowego, stosując matematyczną metodę najmniejszej wspólnej wielokrotności. W tym przypadku wszystkie elementy równania reakcji utleniania należy pomnożyć przez 2, a reakcji redukcji przez 5.

A(-)   2 I-I2+2 e-   |·5
K(+)   MnO4-+8 H3O++5 e-Mn2++12 H2O   |·2
A(-)   10 I-5 I2+10 e-
K(+)   2 MnO4-+16 H3O++10 e-2 Mn2++24 H2O

Sumaryczne równanie reakcji, które zachodzi w ogniwie, otrzymuje się na podstawie dodania do siebie stron reakcji zachodzącej na anodzie i katodzie:

2 MnO4-+16 H3O++10 I-5 I2+2 Mn2++24 H2O
Przykład 3

Zapisz równania reakcji zachodzące w ogniwie o schemacie:

(-)   Ag | Ag+(c1)||Ag+(c2)|Ag   (+)

Jest to ogniwo stężeniowe, zbudowane z dwóch takich samych elektrod metalicznych zanurzonych w roztworze elektrolituelektrolitelektrolitu, który zawiera jony tego metalu, ale ich stężenia są różne (c1<c2). Anodą (-) jest półogniwo o niższym stężeniu jonów potencjałotwórczych, z kolei katodą (+) jest półogniwo o wyższym stężeniu jonów potencjałotwórczych.

A(-)   AgAg+(c1)+e-
K(+)   Ag+(c2)+e-Ag

Sumaryczna reakcja zachodząca w ogniwie:

Ag+Ag+(c2)Ag+(c1)+Ag

Przebieg reakcji redoks

Przykład 4

Jak będzie przebiegała reakcja redoksreakcja redoksreakcja redoks w półogniwie Pt|SO42-,SO32-,OH-

SO42-+H2O+2 e-SO32-+2 OH-

jeżeli zostanie ono zestawione z półogniwem wodorowym Pt|H2|H3O+?

2 H3O++2 e-H2+2 H2O

Wskaż anodę i katodę. Przedstaw schemat tego ogniwa. Zapisz równania reakcji zachodzące na półogniwach oraz sumaryczne równanie reakcji ogniwa.

E°SO42-|SO32-=-0,93 V
E°H3O+|H2=0,00 V

Katodą (+) będzie półogniwo Pt|H2|H3O+, a anodą (-) półogniwo Pt|SO42-,SO32-,OH-, ponieważ:

E°H3O+|H2>E°SO42-|SO32-

Skoro półogniwo Pt|SO42-,SO32-,OH- jest anodą, to zachodzi na nim reakcja utleniania jonów SO32- do jonów SO42-. Schemat tego ogniwa:

(-)   Pt|SO32-,SO42-,OH-||H3O+|H2|Pt   (+)
A(-)   SO32-+2OH-SO42-+H2O+2 e-
K(+)   2 H3O++2 e-H2+2 H2O

Sumaryczne równanie reakcji, które zachodzi w ogniwie, otrzymuje się na podstawie zsumowania stron reakcji zachodzącej na anodzie i katodzie:

2 H3O++SO32-+2OH-SO42-+3 H2O+H2

Projektowanie ogniwa

Przykład 5

Zaprojektuj ogniwo, w którym zachodzi reakcja:

Br2+SO32-+2OH-SO42-+H2O+2 Br-

Podaj schemat tego ogniwa oraz zapisz równanie reakcji, zachodzące na anodzie i katodzie.

Schemat ogniwa:

(-)   Pt|SO32-,SO42-,OH-||Br2|Br-|Pt   (+)

Równania reakcji zachodzące na anodzie i katodzie:

A(-)   SO32-+2OH-SO42-+H2O+2 e-
K(+)   Br2+2 e-2 Br-
Ciekawostka

Stworzenie prostego działającego ogniwa jest możliwe również w domu. Jeśli posiadasz kawałek cynku i miedzi, ocet, słoik oraz kawałek drutu, możesz wykonać układ zaprezentowany na obrazku poniżej. Co prawda, nie wykorzystasz go do rozświetlenia żarówki, jednak wytwarzane natężenie pozwoli na zasilenie np. generatora melodii w kartkach okolicznościowych.

RTuF1rFQmsxwt
Proste ogniwo galwaniczne stworzone w warunkach domowych
Źródło: GuidoB, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
Zapisywanie równań reakcji zachodzących w ogniwach.5480Brawo! Poziom został zaliczony!Niestety, poziom nie został zaliczony.1
Test

Zapisywanie równań reakcji zachodzących w ogniwach.

Czy potrafisz sprawnie zapisywać równania reakcji zachodzących w ogniwach? Rozwiąż quiz sprawdzający. Gra składa się z trzech poziomów z limitem czasowym. Aby przejść do następnego etapu, najpierw musisz rozwiązać poprzedni. Powodzenia!

Liczba pytań:
5
Limit czasu:
4 min
Twój ostatni wynik:
-
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
półogniwo
półogniwo

(elektroda – gr. ḗlektron „bursztyn”, hodós „droga”) układ złożony z przewodnika elektronowego (metal, półprzewodnik), stykającego się z przewodnikiem jonowym (najczęściej ciekły elektrolit), w którym może przebiegać reakcja elektrodowa utleniania–redukcji

elektrolit
elektrolit

(gr. ḗlektron „bursztyn”, lytós „rozpuszczalny”) przewodnik elektryczny jonowy (zwany też przewodnikiem drugiego rodzaju), w którym poruszające się jony przenoszą ładunki elektryczne i przewodzenie prądu zawsze jest związane z transportem masy