Felidéző gyakorlás
A működő Daniell-elem cinkelektródján melyik félreakció zajlik?
Válassz a magyarázat felfedése előtt, majd vesd össze az indoklásoddal.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A téma lényege
Galvánelemek és elektrolízis elektródfolyamatai, pólusai, ionvándorlása és egyszerű standardpotenciál-következtetései.
A vizsgán a definíció mellett az okot, a megfigyelést, a rendezett egyenletet és — ahol szükséges — a számítás menetét is tudnod kell.
Amit biztosan tudnod kell
- Galvánelemben spontán redoxireakció alakít kémiai energiát elektromos energiává. Az oxidáció az anódon, a redukció a katódon zajlik; az elektronok a külső körben az anódtól a katód felé haladnak.
- A sóhíd vagy porózus válaszfal ionvándorlással zárja az áramkört és fenntartja az oldatok közelítő elektromos semlegességét; az elektronok nem a sóhídon haladnak.
- Elektrolízisben külső áramforrás hajt nem spontán redoxifolyamatot. Az anód ekkor is az oxidáció, a katód a redukció helye, de az elektródok előjele eltér a galvánelemétől.
- Vizes oldat elektrolízisekor versenghet az oldott ion és a víz kisülése. A termék meghatározásához az elektródanyagot, az ionokat, koncentrációt és túlfeszültséget együtt kell mérlegelni.
- Standard elektródpotenciál redukciós hajlamot fejez ki a standard hidrogénelektródhoz képest. Pozitívabb értékű redoxipár redukált tagja könnyebben képződik standard körülmények között.
- Korrózió elektrokémiai redoxifolyamat. A bevonat, passziválás, ötvözés, áldozati anód és külső áram más-más módon akadályozza az oxidációt.
Kulcsfogalmak
- galvánelem
- anód és katód
- standardpotenciál
- elektromotoros erő
- elektrolízis
- ionvándorlás
A biztos kapaszkodó: anódon oxidáció
Az anódon mindig oxidáció, a katódon mindig redukció történik. Galvánelemben a spontán redoxireakció termel áramot: az anód negatív, a katód pozitív. Elektrolizálócellában a külső áramforrás hajt nem spontán folyamatot: az anód pozitív, a katód negatív. A pólusjel tehát változhat, a reakciótípus nem.
Daniell-elem részecskeszinten
A cinkanódon Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e−, ezért a cinkelektród tömege csökken. Az elektronok a külső vezetéken a rézkatód felé haladnak, ahol Cu2+(aq) + 2 e− → Cu(s), így a rézelektród tömege nő. A sóhíd ionvándorlása fenntartja az oldatok közelítő töltéssemlegességét; nem elektronokat vezet az oldatok között.
Nagyobb standard redukciós potenciálú redoxipár oxidált alakja könnyebben redukálódik. A cellafeszültség a katód- és anódpotenciál különbsége.
Elektrolízis: előbb a jelen lévő részecskék
Olvadékban csak az anyag ionjai, vizes oldatban a víz részecskéi is részt vehetnek. Fel kell sorolni a katódon redukálható és az anódon oxidálható részecskéket, majd a tanult elektródfolyamat alapján dönteni. Inert elektród nem szolgáltat saját iont; aktív elektród anyaga reakcióba léphet.
A keletkező anyagmennyiséget a félreakció elektronaránya köti az átment töltéshez. Középszinten egyszerű sztöchiometriai feladatban a megadott vagy tanult félreakció használata elvárt.
Daniell-elem cellareakciója
Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)
Elektromotoros erő
EMF = ε(katód) − ε(anód)
Daniell-elem anódfolyamata
Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e−
Daniell-elem katódfolyamata
Cu2+(aq) + 2e− → Cu(s)
Daniell-elem elektron- és ionáramlása
Ábra szöveges leírása
| Sorrend | Lényeg |
|---|---|
| 1. | Zn-anód: oxidáció |
| 2. | e− a külső vezetéken |
| 3. | Cu-katód: redukció |
Módszer kiválasztása
Melyik állítás igaz az elektrolizálócellára?
Válassz a magyarázat felfedése előtt, majd vesd össze az indoklásoddal.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Alkalmazási feladat
Melyik állítás javítja pontosan ezt a tévedést: „Az anód nem mindig negatív”?
Válassz a magyarázat felfedése előtt, majd vesd össze az indoklásoddal.
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
Hivatalos követelmények (5 pont)
Galvánelem
- Fogalmak: a galváncella felépítése, elektród, anód és katód, standardpotenciál fogalma, elektromotoros erő fogalma, jele, mértékegysége, Daniell-elem felépítése és jelölése
- Elvárt művelet: Értelmezze az anódon és a katódon lejátszódó folyamatokat a Daniell-elemben. Jelölje egyszerű galvánelemek felépítését, azonosítsa az egyes pólusokat, írja fel a hozzájuk tartozó elektródfolyamatok kémiai egyenletét, illetve a folyamat bruttó egyenletét. Értse az elektromotoros erő és a standardpotenciálok kapcsolatát. Értse a galvánelemek környezetvédelmi vonatkozásait.
Elektrolízis
- Fogalmak: elektrolízis fogalma, pólusok az elektrolizáló cellában, olvadékelektrolízis, vizes oldat elektrolízise
- Elvárt művelet: Értse az elektrolizáló cella felépítését, az anód- és katódfolyamatot az elektrolizáló cellában, az indifferens elektródok között végbemenő (kis feszültséggel történő) elektrolízis folyamatait a sósav, illetve az általa választott vizes oldat elektrolízise esetében. Jelölje egyenlettel az elektrolízis anód- és katódfolyamatát megadott végtermékek esetében.
Egyéb
- Elvárt művelet: Alkalmazza a kémiai reakciókról tanultakat a mindennapi jelenségek, információk értelmezésében.
Gyors önellenőrzés
- Idézd fel a kulcsfogalmakat a jegyzet visszaolvasása nélkül.
- Oldd meg újra a két választási helyzetet, és indokold a hibás válaszokat is.
- Alkalmazd a gondolatmenetet egy új anyagra, adatsorra vagy kísérleti leírásra.