Középszint

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.

Válassz egy választ

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

EMF-számítás döntési útjaA nagyobb redukciós potenciál kijelöli a katódot, a kisebb az anódot, majd a katódértékből kivonjuk az anódértéket.nagyobb ε: katódkisebb ε: anódEMF = katód − anód
Ábra szöveges leírása
SorrendLényeg
1.nagyobb ε: katód
2.kisebb ε: anód
3.EMF = katód − anód
A nagyobb redukciós potenciál kijelöli a katódot, a kisebb az anódot, majd a katódértékből kivonjuk az anódértéket.

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.

Válassz egy választ

Kidolgozott lépés

Haladj végig a kidolgozott példától az önálló átvitelig.

1. lépés / 3

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.

Válassz egy választ
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

  1. Idézd fel a kulcsfogalmakat a jegyzet visszaolvasása nélkül.
  2. Oldd meg újra a két választási helyzetet, és indokold a hibás válaszokat is.
  3. Alkalmazd a gondolatmenetet egy új anyagra, adatsorra vagy kísérleti leírásra.