B C B C B E B D B 1 C C B B C A C E E A 2 A D B A B A A C A D 3 B A A B A D A D A B 4 A

Átírás

1 IX. ELEKTROKÉMIA IX FELELETVÁLASZTÁSOS TESZTEK B C B C B E B D B 1 C C B B C A C E E A 2 A D B A B A A C A D B A A B A D A D A B 4 A IX.. TÁBLÁZATKIEGÉSZÍTÉS A Daniell-elem felépítése és működése Cinkelektród Pólusa (negatív pozitív) 41. negatív 42. pozitív Az elektród típusának megnevezése 4. anód 44. katód Az elektrolitoldat fémion-koncentrációja a standard galvánelemben A standard galvánelem elektromotoros ereje (a számítás menetével együtt) A galvéncellában végbemenő elektrokémiai folyamat Rézelektród 45. 1,00 / 46. 1,00 / 47. 0,4 V ( 0,76 V) = 1,1 V 48. Zn = Zn e 49. Cu e = Cu

2 Elektrokémiai folyamatok Elektród Katódfolyamat Anódfolyamat Az oldat phjának változása Daniell-elem réz, cink 50. Cu e = Cu Sósav elektrolízise platina H + + 2e = H 2 Ipari timföld-elektrolízis 55. grafit 56. Al + + e = Al 51. Zn = Zn e 5. 2 Cl = O 2 = = O 2 +4e nő Kénsavoldat elektrolízise platina H + + 2e = H H 2 O = O csökken + 4 H + + 4e Na 2 SO 4 -oldat elektrolízise grafit H 2 O + 2e = H OH H 2 O = O H + + 4e 6. nem változik NaCl-oldat elektrolízise 64. higanykatód, grafitanód Na + + e Na Cl = Elektrolízis Elektrolizálandó oldat Elektródok Katódfolyamat Anódfolyamat Az oldat összetételének változása HCl-oldat platina H + + 2e = H Cl = 68. hígul NaCl-oldat 69. Hg-katód, grafitanód 70. Na + + e Na Cl = hígul NaCl-oldat KOH-oldat 72. grafit (vagy Pt) 75. grafit (vagy Pt) 7. 2 H 2 O + 2e Cl = lúgosodik = H OH H 2 O + 2e OH = O 2 töményedik = H OH + 2 H 2 O + 4e CuSO4-oldat 78. grafit (vagy Pt) 79. Cu e = Cu savasodik (H 2 SO H 2 O = O 2 oldat keletkezik) + 4 H + + 4e

3 Folyamatok a galváncellában és az elektrolizáló cellában I. rendszer II. rendszer A katód pólusa ( töltése ) 81. negatív 82. pozitív Az anód pólusa ( töltése ) 8. pozitív 84. negatív Katódfolyamat (egyenlet) H 2 O + 2e = H OH 86. Ni e = Ni Anódfolyamat (egyenlet) Cl 88. Zn = Zn e 89. Nő, mert az oldat lúgosodik 90. 0,2 V ( 0,76 V) = 0,5 V IX. 4. EGYÉB FELADATOK A redoxifolyamatok iránya 91. Akkor, amikor cinklemezt merítünk ólom(ii)-nitrát-oldatba. A cink (pontosabban a Zn 2+ /Zn rendszer) standardpotenciálja kisebb, így ez oxidálódik, azaz redukálja a nagyobb standardpotenciálú ólom ionjait. 92. Zn + Pb(NO ) 2 = Zn(NO ) 2 + Pb 9. Nő, mert a kiváló ólom tömege nagyobb, mint az oldódó cinké. Vagy számítással: pl. 1 esetén 207, g 65,4 g = 141,9 g a növekedés. 6 pont Egy ismeretlen galvánelem 94. Az ismeretlen fém standardpotenciálja kisebb, mint az ezüsté. Az ismeretlen fémelektród a negatív pólus. 95. Me Me z+ (aq) Ag + (aq) Ag + 1 / 1 / 96. 1,62 g ezüst: n = m/m = 0,015 A másik elektródon is ugyanennyi elektron adódik át, s eközben oldódik a 0,26 g fém: ha a fém egyértékű, akkor: n(me) = 0,015, M(Me) = m/n = 17, g/, ha a fém kétértékű, akkor: n(me) = 0,0075, M(Me) = m/n = 4,67 g/, ha a fém háromértékű, akkor: n(me) = 0,005, M(Me) = m/n = 52,00 g/. A fém valószínűleg a króm (Cr). 97. E MF : a galvánelem pólusai között mérhető feszültség (pot. kbség), amikor nem folyik át áram a cellán. Az E MF kiszámítható a két elektródpotenciál különbségeként (katódból anód): E MF = ε (Ag + /Ag) ε (Cr + /Cr) = 0,80 V ( 0,74 V) = 1,54 V 98. Az eredeti koncentrációk: [Ag + ] = [Cr + ] = 1,00 /, az elektrolízis végén: [Ag + ] = 0,90 /. Eközben 0,015 ezüstion vált ki: V 1 0,015 = 0,90 V ebből: V = 0,15 (150 cm ). Az elektrolízis végén: [Cr + ] = 1,10 /, eközben 0,005 króm(iii)ion oldódott:

4 V 1 + 0,005 = 1,10 V ebből: V = 0,05 (50 cm ). 16 pont A fémek redukálóképességének vizsgálata 99. A három közül a legkisebb Például a réz ε (B) < ε (A) < ε (C) csak az egészért: 102. Például: B = Zn, C = Ag csak együtt: Pl. Cu + 2 AgNO = Cu(NO ) Ag Zn + 2 AgNO = Zn(NO ) Ag Zn + CuSO 4 = ZnSO 4 + Cu 7 pont IX. 5. SZÁMÍTÁSOK cm sósav tömege: m = ρv = 110 g Benne az oldott anyag: 110 g 0,200 = 22,0 g. Ha x g HCl-dal csökken az oldott anyag tömege, akkor közben (110 x) gramm lesz az oldat tömege és az így képződött oldat 10,0 tömeg%-os: 22,0 x = 0, x Ebből: x = 12,2 g (és nem 11,0 g, ami elvileg hibás ereény) 97,8 g A keletkezett oldat ,2 g = 97,8 g, ami V = 1,05 g/cm = 9,1 cm, vagyis az oldat térfogata 6,9 cm -rel csökkent. 12,2 g 12,2 g HCl anyagmennyisége: n(hcl) = 6,5 g/ = 0,4. elektrolízis A 2 HCl H 2 + Cl 2 egyenlet alapján 0,167 H 2 és 0,167 Cl 2 fejlődik az elektrolízis során. A fejlődő gázok térfogata: V(H 2 ) = V(Cl 2 ) = 0,167 24,5 / = 4,09. (Az utóbbi 4 pont akkor is jár, ha az elvileg hibás 11,0 g HCl-dal szá, ekkor az 10 pont adattal szát helyes ereény,69.) durranógáz: n = 24,5 / = 6,00 A 2 H 2 O = 2 H 2 + O 2 egyenlet alapján 6,00 durranógáz 4,00 víz bontásával képződik. 100 g 10,0 tömegszázalékos nátrium-szulfát-oldatban 10,0 g Na 2 SO 4 van. Az oldat tömege csökken: 4,00 víz tömegével, azaz 72,0 g-mal. Az oldat ezután 28,0 g tömegű lesz, benne 10,0 g só: 10,0 g 100% = 5,7 tömeg% Na 2 SO 4 -ot tartalmaz. (Ha nem csapódik ki.) 28,0 g 7 pont

5 2 F 105. Az elektrolízis bruttó : H 2O H2 + O2 0,180 m gáz standardállapotban: 1 2 n = ,5 / = 7,5 7,5 gáz az egyenlet alapján: 7,5 : 1,5 = 4,90 víz bomlásakor keletkezett. Ennek tömege: m = 4,90 18 g/ = 88,2 g. Ha az oldat tömege kezdetben x volt és 5,00 tömeg%-ról 10,0 tömeg%-ra nőtt, akkor: 0,0500x x 88,2 = 0,100 ebből x = 176,4, vagyis 176,4 g 5 tömeg%-os oldatot kezdtünk elektrolizálni. 4,9 víz elbontásához 9,8 F töltésre van szükség (9, = C). Ha az áramerősség 2 A, akkor az elektrolízis időtartama: t = C 2,00A = s 11 óra 10 pont 106. Az elektrolízis bruttó : 2+ Zn + 2 Cl 2 F Zn + Cl2 Kiszámíthatjuk például a kiválasztott cink-klorid tömegét: m ( ZnCl 2 ) = 16,4 g/ C/ A 7200 s = 15,26 g. Ebből kiszámíthatjuk a kiindulási oldat (m) tömegét, hiszen kezdetben 10 tömeg%- os volt, végül 5 tömeg%-os lett, s közben 15,26 g oldott anyag távozott az oldatból: 0, 1m 15, 26 = 005, m 15, 26 pont [vagy keverési egyenlettel: m 10% 15,26 100% = (m 15,26) 5%], ebből m(oldat) = 289,9 g (válasz a b) kérdésre). - A képződött anyagok (válasz az a) kérdésre): 15, 26 g 16, 4 g / = 0,112 ZnCl 2 0,112 ZnCl 2 0,112 Zn 7,2 g Zn 0,112 Cl 2 2,74 Cl 2 10 pont 107. Az elektrolízis során a sósav bomlik el: katód: 2 H e H 2 anód: 2 Cl 2 e + Cl 2 vagyis: 2 H Cl 2 F H 2 + Cl 2 a)az anódon is,56 gáz fejlődött. b),56 gáz anyagmennyisége:,56 n ( H2 ) = = 0,17 24,5

6 Ehhez 2 0,17 F, azaz: 2 0, C = C töltésre van szükség. Az áramerősség ismeretében: t = C = 1220,5 s =,67óra [ óra 40, perc] 2 A c)az egyenlet alapján 2 0,17 = 0,274 HCl bomlott el. Ennek tömege: m(hcl) = 0,274 6,5 g/ = 10,0 g, az oldat tehát 10,0 tömeg% HCl-ot, illetve ugyanennyi kénsavat tartalmazott. d)a maradék oldat 90,0 g, benne 10,0 g kénsav. A tömeg%-os kénsavtartalom: 10,0 g 90,0 g = 0,111 11,1w%. 10 pont 108. A reakció: z Ag + + Me = Me z+ + z Ag Az oldatban 0,0100 Ag + van. 0,0100 ezüsttel nőtt a fémlemez tömege: 1,08 g. Az oldódó fém tömege: 1,08 g 0,906 g = 0,174 g. 0,0100 A fém anyagmennyisége:, így a áris tömege z 0,174 g = 17,4z g/. 0,0100 z Ebből z = esetén M = 52 g/ adódik, vagyis a fém a króm (Cr). (Próbálgatásos módszerrel is kiszámítható.) 5 pont 109. Az elektródfolyamatok: katód: Cu e = Cu anód: H 2 O = ½ O 2 + 2e + 2 H + bruttó: CuSO 4 (aq) + H 2 O Az elektrolízis adataiból: n(e 5,6 600 s,00 A ) = = 0,627 C a)ebből: n(cu) = n(cuso 4 ) = 0,15 m(cuso 4 ) = 0,15 159,5 g = 50,0 g, 50,0 g w = 200,0 g = 0,250 25,0 w%-os volt a CuSO 4 -oldatunk. b)a képződött oldat kénsavtartalma is 0,15. m(h 2 SO 4 ) = 0,15 98 g/ = 0,7 g. Az oldat tömege a réz (0,15 ) és az oxigéngáz (0,1568 ) tömegével csökkent: m(oldat) = 200 g 0,15 6,5 g 0, g = 175,1 g w(h 2 SO 4 ) = 0,7 g 175,1 g = 0,175 17,5 w%-os lett a kénsavoldat. 1