Felidéző gyakorlás
Ha a standard katódpotenciál +0,34 V, az anódpotenciál −0,76 V, mennyi a galvánelem elektromotoros ereje?
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
Elektromotoros erő standardpotenciálokból és egyszerű elektrolízis-sztöchiometria félreakció alapján.
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
- Elektrokémiai számításban először írd fel az elektródfélreakciót. Az elektronszám köti össze az átment töltést az átalakult anyagmennyiséggel.
- A töltés az áramerősség és idő szorzata. Az időt másodpercben használd, ha az áramerősség amperben és a töltés coulombban szerepel.
- Egy mol elektron töltése a Faraday-állandó. z elektronos elektródfolyamatban n(anyag) = Q(zF).
- Soros kapcsolású elektrolizáló cellákon ugyanaz a töltés halad át; a levált anyagmennyiségek az elektronszám és moláris tömeg szerint különböznek.
- Áramkihasználás 100% alatt azt jelenti, hogy a töltés egy része mellékreakcióra fordult. A tényleges terméket az elméleti érték és a hatásfok szorzata adja.
- Galvánelem számításánál a pozitívabb redukciós potenciálú félcella a katód standard körülmények között; az egyenlet szorzása nem szorozza meg az elektródpotenciált.
Kulcsfogalmak
- standardpotenciál
- katódpotenciál
- anódpotenciál
- EMF
- félreakció
- elektronsztöchiometria
Redukciós potenciálból cellafeszültség
A táblázat standard redukciós potenciálokat ad. A nagyobb ε° értékű pár oxidált alakja lesz a katódon könnyebben redukálható; a kisebb értékű pár redukált alakja oxidálódik az anódon. EMF = εkatód − εanód. Pozitív standard EMF a felírt galváncellareakció spontán irányát támogatja standard körülmények között.
A potenciált nem szorozzuk a félreakció együtthatójával: intenzív mennyiség. Az elektronok számát viszont a félreakciók összeadásakor egyeztetjük.
Elektrolízis sztöchiometriája
Írd fel a megadott elektródfolyamatot. A termék és elektron együtthatója adja a mólarányt; például Cu2+ + 2 e− → Cu szerint 2 mol elektronhoz 1 mol réz tartozik. Ha töltés vagy áramerősség/idő nincs megadva, a feladat közvetlen anyagmennyiség-arányt kérhet.
A Faraday-törvény képletes, áramerősség-idős alkalmazása a jelenlegi követelményben emelt szintű; középszinten a tanult vagy megadott félreakció egyszerű sztöchiometriai használata és az EMF-számítás a cél.
Elektromotoros erő
EMF = ε(katód) − ε(anód)
Rézkiválás
Cu2+ + 2 e− → Cu
Töltés
Q = I · t
Elektron anyagmennyisége
n(e−) = QF
Leváló anyag
n(anyag) = Q/(zF)
m = M·Q/(zF)
Áramkihasználás
η = m(tényleges)/m(elméleti) · 100%
Standard cellafeszültség
E°cell = E°katód − E°anód
EMF-számítás döntési útja
Ábra szöveges leírása
| Sorrend | Lényeg |
|---|---|
| 1. | nagyobb ε: katód |
| 2. | kisebb ε: anód |
| 3. | EMF = katód − anód |
Módszer kiválasztása
Hány mol elektron kell 0,50 mol Cu kiválasztásához?
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.
Kidolgozott lépés
Haladj végig a kidolgozott példától az önálló átvitelig.
Tartsd meg az egységeket minden lépésben; csak a végén kerekíts.
1. Kidolgozott megoldási út
Válaszolj a kérdésre, majd ellenőrizd a válaszod, és olvasd el a magyarázatot. Ebben a gyakorló nézetben a válaszokat nem mentjük.
A Cu-katódon redukció, a Zn-anódon oxidáció: EMF=0,34−(−0,76)=1,10 V.
Alkalmazási feladat
Melyik állítás javítja pontosan ezt a tévedést: „A standardpotenciált nem szorozzuk meg”?
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 (2 pont)
Elektrokémia
- Fogalmak: elektrolízis, standardpotenciál, elektromotoros erő
- Elvárt művelet: Értse következő összefüggést: E = ε - ε MF katód anód Számítsa ki az elektromotoros erőt standardpotenciálokból, illetve fordítva. Alkalmazza az elektrolízis tanult, illetve megadott elektródfolyamatait egyszerű sztöchiometriai számításokban.
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.