Hier findest Du klassische Rechenaufgaben rund um die Nernst-Gleichung. Kannst Du sie lösen?
Teil 1
- Stellen Sie für das nachfolgende Zelldiagramm das Redoxschema auf und notieren Sie darin alle Oxidationszahlen. Berechnen Sie die zu messende Spannung der galvanischen Zelle. Berücksichtigen Sie bei ihrer Berechnung, dass die Chromat-Halbzelle angesäuert ist (c(H3O+) = 0,1 mol/L).
Mg / Mg2+ (0,25 mol/L) // Cr2O72- (1 mol/L) / Cr3+ (0,1 mol/L) (3,59V)
- Berechnen Sie die Spannung der galvanischen Zelle aus Aufgabe 1 erneut, jedoch mit der Bedingung, dass der pH-Wert der Chromat-Halbzelle 2 beträgt. Tipp: Überlegen Sie, wie sich die Oxonium-Ionen-Konzentration einer Lösung mit Hilfe des pH-Wertes berechnen lässt. (3,45V)
- Welche Aussagen über die pH-Abhängigkeit des Redoxpotentials des Redoxpaares Cr2O72- / Cr3+ treffen zu? Begründen Sie kurz.
- Das Redoxpotential ist pH-abhängig.
- Mit zunehmenden pH-Wert steigt das Redoxpotential.
- Mit zunehmender Oxoniumionen-Konzentration steigt das Redoxpotential.
- Mit zunehmender Hydroxidionen-Konzentration sinkt das Redoxpotential.
- Die folgende Konzentrationszelle zeigt eine Spannung von 0,118 V:
Ag / Ag+ (0,001 mol/L) // Ag+ (0,1 mol/L) / Ag
Beurteilen Sie die folgenden Maßnahmen hinsichtlich ihres Einflusses auf die Spannung der Konzentrationszelle:
- Zugabe von Natriumchlorid-Lösung (NaCl(aq) in eine der beiden Halbzellen. (Silberionen bilden mit Chloridionen einen schwerlöslichen Feststoff, das Silberchlorid, welches sich auf dem Boden absetzt).
- Zugabe von Silbernitrat-Lösung (AgNO3(aq)) in eine der beiden Halbzellen.
- Ansäuern der rechten Halbzelle mit verdünnter Salpetersäure (HNO3(aq))
- Ersetzen der Silberelektroden durch Kupferelektroden.
Teil 2
- Eine Konzentrationszelle besteht aus zwei Wasserstoffhalbzellen. Die Konzentrationen der Oxonium-Ionen in den Elektrolyten betragen 0,1 mol/L und 0,0001 mol/L. Berechnen Sie die Spannung der galvanischen Zelle. (0,18V)
- Berechnen Sie die Elektroden-Potentiale für Cu/Cu2+ und Au/Au3+-Halbzellen bei Konzentrationen von 0,1 mol/L und 0,001 mol/L. Berechnen Sie die Zellspannung für die Kombination mit der größtmöglichen Spannung. (1,23V)
- In einer galvanischen Zelle Zn/Zn2+//Cu2+/Cu beträgt die Konzentration der Kupfer-Ionen 0,1 mol/L. Die Zellspannung beträgt 1,4 V. Berechnen Sie die Konzentration der Zink-Ionen in der Zink-Halbzelle. c(Zn2+) = 6,45 ꞏ 10-12 mol/L
- Eine galvanische Zelle besteht aus einer Cu/Cu2+ (0,1 mol/L) Halbzelle und einer Ag/Ag+ (0,1 mol/L) Halbzelle. Dann wird so viel Natriumiodid zur Silber-Halbzelle zugegeben, bis die Iodid-Ionen-Konzentration in der Silberhalbzelle 0,1 mol/L beträgt. Berechnen Sie die Zellspannung vor und nach der Zugabe von Natriumiodid. Erläutern Sie das Ergebnis. KL(AgI) = 8,5ꞏ10-17 mol2/L2 (vorher: 0,43V, nachher: 0,4V)