Elektrolyse - NWE

1. 0,1 mol/l Schwefelsäure wird elektrolysiert. Man benutzt platinierte Platinelektroden.

a)Fertige eine Zeichnung des Versuchsaufbaus an und beschrifte die Zeichnung.

b)Begründe und diskutiere, welche Reaktionen an den einzelnen Elektroden ablaufen werden und berechne die Zersetzungsspanung für diese Elektrolyse.

2. Berechne folgende Potentiale:

a)Wasserstoff in einer 0,5 mol/l Salzsäure

b)Wasserstoff in einer 0,001 mol/l NaOH

c)Chlor in einer 0,006 mol/l NaCl Lösung.

3. Skizziere den Verlauf der Strom/Spannungskurve bei der Elektrolyse einer Schwefelsäure wie oben beschrieben und begründe deren Verlauf. Begründe insbesondere, warum die EMK der Spannungsquelle und die des entstehenden galvanischen Elementes einander entgegengesetzt sind.

4. Was versteht man unter "Überspannung".

5. Eine 0,1 mol/l AlCl3 Lösung wird an Platinelektroden elektrolysiert.

Berechne die Potentiale aller möglichen Elektrodenvorgänge und begründe daraus die ablaufenden Reaktion.

6. Welche Produkte sind bei der Elektrolyse einer 0,1 mol/l Natronlauge an Platinelektroden zu erwarten und warum?

7. Warum benutzt man bei Konstruktion der Normalwasserstoffelektrode keine Salzsäure?

Lösung:

1. Siehe Heft (im Unterricht besprochen)

2. a) -0,0177V

    b) -0,649 V

    c) 1,4255 V

3. siehe Heft (im Unterricht beprochen)

4. dito

5. Ohne Berücksichtigung von Überspannungseffekten:

    Zu diskutieren sind die möglichen Abscheidungsreaktionen aus den in der Lösung vorhandenen Stoffe bzw. Ionen. Entsprechend den Konzentrationen müssen dann die zugehörigen Potentiale berechnet werden.

Im einzelnen : - Pol  Abscheidung von Alumnium: E = - 1,67 V

                                 Abscheidung von Wasserstoff: E = - 0,42 V

                        + Pol: Abscheidung von Sauerstoff: E = 0,82 V

                                  Abscheidung von Chlor: E = 1,37 V

Ohne Überspannungseffekte würde man also die Elektrolyse von Wasser beobachten, tatsächlich aber wird am + Pol wegen der hohen Überspannung des Sauerstoffs Chlor abgeschieden. 

6. s. O. (Elektrolyse des Wassers) Eine korrekte Bearbeitung der Aufgabe ist dann erfolgt, wenn alle denkbaren Potentiale und Reaktionen diskutiert und gegeneinander abgewogen werden. ( Wasserstoff, Sauerstoff und Natrium)

7. Chloridionen sind wegen ihres niedrigen Potentials relativ leicht oxidierbar. Dadurch können Störungen auftreten, die die genaue Messung des Normalpotentials beeinträchtigemn können-