Das Löslichkeitsprodukt von Silberbromid, Potentiometrie,Elektrolyse einer Kupfersulfatlösung an Platin - und an Kupferelektroden

Aufgabe 1

Elektrolyse einer Kupfersulfatlösung an Platin - und an Kupferelektroden

Bei dem Ihnen demonstrierten Experiment werden folgende Chemikalien verwendet:

0,2 mol/l CuSO4-Lösung (pH=7), Pt - Elektroden, Cu - Elektroden

Versuchsbeobachtungen, Wertetabellen

Aufgaben

a)Beschreiben Sie die Versuche und Ihre Beobachtungen. Fertigen Sie eine Zeichnung des Versuchsaufbaus an.

b)Analysieren Sie Ihre Beobachtungen von Versuch 1 und legen Sie dar, welche Reaktionen jeweils an den Elektroden abgelaufen sind.

c)Zeichnen Sie für beide Versuche ein Strom/Spannungsdiagramm, in dem Sie die in den beiden Versuchen gewonnenen Daten graphisch darstellen.

d) Beschreiben Sie die Aussage dieses Diagramms für beide Versuche.

e)Interpretieren Sie dieses Diagramm in Hinblick auf die abgelaufenen Elektrodenreaktionen bei Versuch 1 und begründen Sie seinen Verlauf in Hinblick auf die allgemeinen Grundlagen der Vorgänge bei Elektrolysen.

f) Analysieren Sie das  Diagramm sowie Ihre Beobachtungen zu Versuch 2 und interpretieren Sie die Ergebnisse. Begründen Sie, wie es zu den Unterschieden gegenüber Versuch 1 kommt.

Aufgabe 2

Potentiometrie

Zur Bestimmung der SO42- - Ionen einer Lösung baut man folgende Apparatur auf:

Lösung A besteht aus einer gesättigten Lösung von Silberchlorid in 0,01 mol/l KCl, in die eine Silberelektrode taucht. (Lp (AgCl) =10-10)

Lösung B besteht aus 20 ml einer Lösung mit  Pb 2+ Ionen unbekannter Konzentration, die hier bestimmt werden soll. In diese Lösung taucht eine Bleieelektrode. Beide Lösungen sind durch einen Stromschlüssel miteinander verbunden. Man mißt die Spannung zwischen beiden Elektroden.

Zu Lösung B wird jetzt schrittweise 0,5 mol/l K2SO4 - Lösung gegeben. Schwerlösliches Bleisulfat fällt aus.  Man mißt die Spannung und trägt sie gegen das Volumen der zugegebenen Kaliumsulfatlösung auf.

Die Silberelektrode bildet den Pluspol.

Folgendes Diagramm wird aufgenommen:

a)Zeichnen Sie den Versuchsaufbau.

b)Beschreiben Sie die Aussage des Diagramms und zeichnen Sie einen Graphen.

c)Erläutern Sie an dem hier vorgestellten Verfahren die Prinzipien der Potentiometrie und ihre besonderen Vorteile.

d)Begründen Sie den Verlauf des Graphen auch unter Bezugnahme Ihrer Erläuterungen in b) und c).

e)Bestimmen Sie die Konzentration der Bleiionen der Lösung.

f) Stellen Sie Aufbau und Funktionsweise der Silberchloridstandardelektrode dar und begründen Sie, warum deren Potential besonders stabil ist.

 g) Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt von Bleisulfat. Bergründen Sie die einzelnen Rechenschritte.

Aufgabe 3

Das Löslichkeitsprodukt von Silberbromid

Zur Bestimmung des Löslichkeitsproduktes von Silberchlorid wird folgende galvanische Zelle aufgebaut:   

Man gibt zur Lösung A nur wenige Tropfen AgNO3. Sofort fällt gelbliches Silberbromid aus. Man  mißt eine Spannung von 0,628 V. Die Lösung B bildet den

- Pol.

a) Erläutern Sie die Funktionsweise der Versuchsanordnung.

b) Berechnen Sie das Löslichkeitsprodukt von Silberchlorid. Erläutern Sie, wie Sie Ihren Lösungsweg bzw.wie Sie  zu Ihren Ergebnissen kommen. 

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 Normalpotentiale 

reduzierte Form                                        oxidierte Form             

Li                                                             Li+ +e-                                      -3,03

Ca                                                           Ca2+ + 2e-                                -2,76

Na                                                           Na+ + e-                                    -2,71

Al                                                            Al3+ +3e-                                   -1,69

 Zn                                                          Zn2+ + 2 e-                                -0.76

Fe                                                           Fe2+ + 2 e-                                -0,44

 Pb                                                          Pb2+ + 2 e-                                -0,13

H2 + 2 H2O                                               2 H3O+  +  2 e-                          0,00

Cu                                                           Cu2+ + 2e-                                 +0,35

4 OH-                                                       O2 + 2 H2O + 4 e-                     +0,40
Fe2+                                                         Fe3+ + e-                                   +0,75

Ag                                                           Ag+ + e-                                    +0,81

 2 Cl -                                                       Cl2 + 2e-                                   +1,36

Au                                                           Au3+ + 3e-                                 +1,38

12 H2O + Mn2+                                         MnO4- + 8H3O+ + 5e-                 +1,50

2 SO42-                                                    S2O82- + 2e-                              +2,05

2 F-                                                          F2 + 2e-                                    +2,85