Elektrolyse einer Salzsäure bei verschiedenen Konzentrationen, Kupferraffination, Chlor-Alkali-Elektrolyse

Aufgabe 1

Elektrolyse einer Salzsäure bei verschiedenen Konzentrationen

Bei den Ihnen demonstrierten Experimenten werden folgende Chemikalien und Geräte verwendet: 1mol/l Salzsäure,  0,001 mol/l Salzsäure, Platinelektroden, Spannungsquelle, Meßgeräte

a)Zeichnen Sie den Versuchsaufbau sowie ein Diagramm zur Strom-Spannungskurve der durchgeführten Elektrolysen.

b)Beschreiben Sie die Aussage der Diagramme und ihre Versuchsbeobachtungen.

c)Diskutieren Sie das Ergebnis von Versuch 1 in Hinblick auf die Vorgänge bei einer Elektrolyse und stellen Sie dar, welche der möglichen Elektroden reaktionen ablaufen. Belegen Sie Ihre Überlegungen durch Berechnung der in Frage kommenden Elektrodenpotentiale.

d)Begründen und erläutern Sie für Versuch 1 den Verlauf der Strom-Spannungskurve.

e)Analysieren Sie insgesamt - auch in Zusammenhang mit Ihren vorhergehenden Darlegungen - das Ergebnis und die Beobachtungen zu Versuch 2.

Aufgabe 2

Kupfferraffination.

Eine Elektrolyseapparatur ist folgendermaßen aufgebaut: Der Elektrolyt besteht aus einer 1 mol/l Kupfersulfatlösung, der + Pol ist ein Kupferblech und er  - Pol ebenfalls, das hier aber noch verschiedene Verunreinigungen enthält: Zn, Pb, Ag, Au.

a)Begründen Sie aus den Potentialen, welche Reaktionen bei dieser Elektrolyse ablaufen.  Begründen Sie auch, welche Zersetzungsspannung bei dieser Elektrolyse zu erwarten ist.

b)Erläutern Sie, welche besondere Bedeutung dieser Elektrolyse zukommt.

c)Berechnen Sie, wielange ein Strom von 1000 A fließen muß, damit 1 t Kupferabgescheiden wird. Begründen Sie außerdem , ob die tatsächlich benötigte Ladungsmenge gößer oder gleich Ihrem errechneten Wert sein muß.

(Cu 63, 5 u; Faraday Konstante: 96487 C)

Aufgabe 3

Chlor-Alkali-Elektrolyse

a)Erläutern Sie Aufbau und Durchführund er Chlor-Alkalielektrolyse nach dem Amalgam - Verfahren.

b)Diskutieren Sie alle möglichen Vorgänge an den Elektroden und begründen Sie genau, welche ablaufen.

Aufgabe 4

galvanische Elemente

Ein galvanisches Element ist folgendermaßen aufgebaur: 1. Halbzelle: Fe2+/Fe3+, wobei                         c Fe2+ = 0,3 mol/l und c Fe3+ = 0,6 mol/l. Die zweite Halbzelle ist eine Silbehalbzelle und bildet den positiven Pol.

Die Zelle zeigt eine Spannung von 0,1 V.

a)Beschreiben und begründen Sie die Vorgänge, die zur Ausbildung des elektrochemischen Potentials führen. Welche Reaktionen laufen in dem Element ab?

b)Berechnen Sie die Konzentration der Ionen in der Silberhalbzelle.

Aufgabe 5

Redoxsysteme

Berechnen und begründen Sie kurz:

Eine Chlor- und eine Sauerstoffhalbzelle bilden ein galvanisches Element, wobei die Chlorhalbzelle den positiven Pol bildet. Die Konzentration der Chloridionen beträgt 0,213 mol/l, die Spannung der Halbzelle 0,2 V. Wie groß ist der pH - Wert der Sauerstoffhalbzelle?

Aufgabe6

Korrosionsschutz

Bei dem Ihnen demonstrierten Element wurden folgende Chemikalien verwendet: Eisen(wolle), Sauerstoff, Wasser, Zinkpulver

a)Beschreiben Sie die Versuche und Ihre Beobachtungen.

b)Interpretieren Sie die Versuchsergebnisse und begründen Sie darsu, wie man Eisen am besten und wirkungsvollsten vor Korrosion schützen kann.